Разработан сенсор, предупреждающий о взрыве аккумулятора
Литий-ионные аккумуляторы питают все — от смартфонов до электромобилей, и их безопасность становится все более важной проблемой. Батареи эффективны и долговечны, но последствия их неисправности могут быть катастрофическими.
Для предотвращения несчастных случаев разработан датчик, который предупредит об опасности в случае неисправности аккумулятора. Статья о технологии опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Растущие риски
«Литий-ионные аккумуляторы используются повсеместно. Они питают все: от смартфонов и ноутбуков до электромобилей, военных приложений и многого другого. Они обладают высокой энергетической плотностью и долгим сроком службы, но вместе с этим несут в себе значительные риски для безопасности», — констатирует аспирант Сианьского университета Цзяотун-Ливерпуль Ляндан Чжао.
При перегреве аккумулятора и нарушении его герметичности могут выделяться летучие пары электролита. Они горючие и вполне способны стать причиной пожара или взрыва. На этом и основан принцип действия разработки.
Раннее обнаружение утечек газа
Новый сенсор обнаруживает следовые количества паров этиленкарбоната — ключевого компонента электролита, — которые могут сигнализировать о потенциальных неисправностях аккумулятора до того, как они перерастут в катастрофу.
Газовый датчик получился высокочувствительным и экономичным благодаря особым молекулярным структурам — ковалентным органическим каркасам, которые можно проектировать для избирательного обнаружения определенных газов. На этиленкарбонат их настроили впервые.
«Мы проанализировали сотни потенциальных материалов с использованием вычислительных методов, прежде чем выбрали COF-QA-4 как лучший вариант, — говорит Чжао. — Он обладает высокой чувствительностью и избирательностью, нацелен на опасный этиленкарбонат, игнорируя другие пары».
Сенсор показал выдающиеся результаты в лабораторных тестах: он выявляет пары этиленкарбоната в концентрациях от 1,15 частей на миллион (ppm).
По уверениям исследователей, применение их разработки не ограничивается электромобилями — сенсор можно интегрировать в любое устройство с аккумуляторным питанием, чтобы, по словам Чжао, «спасти жизни и защитить имущество».
