Сайрус Растомджи (Cyrus Rustomji) из Калифорнийского Университета в Сан-Диего, и его коллеги недавно провели испытания электролитов, составленных из растворителей на основе сжиженного фторметана, который способен поглощать соли лития так же, как обычные жидкие растворители. После того, как опытный аккумулятор был подвергнут 400 циклам полной зарядки и разрядки, он оказался способным сохранять заряд почти так же долго, как новый, тогда как аккумуляторы с жидким электролитом удерживали заряд в этих условиях примерно впятеро меньшее время. Кроме того, в электролите на основе сжиженного газа не образовывались дендриты. Свои результаты авторы подробно изложили в статье, опубликованной в журнале Science.
Как мы помним, некоторые владельцы смартфонов Samsung Galaxy Note7 в прошлом году с огорчением узнали, что литий-ионные аккумуляторы, широко применяемые во многих потребительских электронных устройствах, могут воспламеняться и даже взрываться, и поэтому их аппараты даже нельзя проносить на борт самолета. В таких аккумуляторах обычно применяются жидкие электролиты, состоящие из органического растворителя и растворенных в нем солей. Эти жидкости позволяют ионам перемещаться от одного электрода к другому, проходя через разделяющую эти электроды пористую мембрану, и тем создавать электрический ток.
Но в жидкости могут формироваться дендриты — микроскопические литиевые волокна, способные создать короткое замыкание, что приведет к быстрому нагреву аккумулятора. Результаты недавнего исследования позволяют рассчитывать, что электролиты на основе газа позволят создать более емкие и безопасные аккумуляторы.
Если стандартный литий-ионный аккумулятор получает повреждение и нарушается целостность разделяющей электроды мембраны, электроды могут соприкоснуться, создавая короткое замыкание. В результате этого аккумулятор перегреется, а из-за присутствующего химически активного литиевого электролита даже воспламениться (вероятность этого повышается кислородом, поступающим извне через нарушения целостности аккумулятора).
А вот фторметан становится жидкостью только под давлением, а при нарушении целостности аккумулятора давление сбрасывается, фторметан превращается в газ и выходит наружу. Соответственно, нет электролита, который мог бы создать интенсивный поток ионов, и возгорания не происходит.
Кроме того, по утверждению авторов, новые аккумуляторы в отличие от стандартных литий-ионных, успешно работают даже при температуре –60 ºС и поэтому могут питать аппаратуру высотных дронов и космических аппаратов.
