Инженеры из университета Мичигана создали кевларовую наномембрану, которая позволит исключить риск возгорания литий-ионных аккумуляторов, то есть решить главную проблему с безопасностью, из-за которой, например, нельзя было начать нормальную эксплуатацию новейшего самолета «Боинг-787» (Dreamliner).
Литий-ионные батареи работают благодаря перемещению ионов лития от одного электрода к другому – это создает разность потенциалов, и, поскольку электроны не проходят через специальную мембрану между электродами, они идут через электрическую цепь, что и создает электрический ток.
Однако если поры в мембране слишком велики, атомы лития могут прорастать сквозь них, образуя папортникообразные структуры – дендриты. Когда они дорастают до электродов, возникает короткое замыкание и пожар, как это происходило на «дримлайнерах».
Формирование дендритов очень трудно остановить, потому что они имеют очень тонкие «стебли». Поэтому важно, чтобы поры мембраны между электродами были меньше, чем дендриты. В обычных мембранах размеры пор составляют несколько сотен нанометров.
Ученые из Мичигана смогли создать из кевлара – материала, который обычно используют для бронежилетов – мембраны с порами размером 15-20 нанометров. Они достаточно большие, чтобы пропускать ионы лития, но являются препятствием для 20-50 нанометровых «веток» дендритов.
Авторы разработки, информация о которой была опубликована в журнале Nature Communications, отмечают, что новую мембрану можно делать очень тонкой, а значит уменьшить размеры аккумулятора.