Умный электролит: учёные решили проблему взрывов аккумуляторов

Когда в кармане загорается смартфон или электромобиль вспыхивает, как факел, причина чаще всего одна — тепловой разгон литий-ионной батареи. Этот опасный эффект начинается незаметно. Внутри аккумулятора происходит цепная реакция, температура быстро растёт. Вскоре всё может закончиться пламенем. За последние годы подобных инцидентов становилось всё больше, от бытовой электроники до электротранспорта. Однако теперь у этой истории может появиться новый сценарий — с хэппи-эндом. Испанские учёные из Института материалов IMDEA нашли способ, как остановить тепловой разгон до того, как он приведёт к беде.

На первый взгляд, идея выглядит просто: сделать так, чтобы батарея сама понимала, когда ей пора «остановиться». Но за этим стоит серьёзная наука. Исследователи создали специальный термочувствительный электролит — это вещество, через которое в аккумуляторе движутся ионы лития. В новой формуле, как только температура достигает 100–120 градусов Цельсия, электролит буквально перестаёт работать: он блокирует движение ионов, а значит, прекращается и разгон реакции. Проще говоря, батарея «замолкает», когда становится слишком жарко.

Если в привычных литий-ионных батареях основную защиту от перегрева обеспечивают пластиковые сепараторы — тонкие прослойки из полипропилена или полиэтилена, — то при высоких температурах, выше 160 градусов, даже они перестают справляться. Это как если бы ремень безопасности работал только до определённой скорости. Новый электролит — это как встроенный «автопилот безопасности», который сам решает, когда пора притормозить.

Особенность новой технологии в том, что защита работает в два этапа. Первый начинается при 100 градусах: электролит замедляет движение ионов, сигнализируя, что «предел близко». Второй — при 120 градусах: движение полностью останавливается, и батарея фактически выключается. Таким образом, создаётся внутренняя система контроля, не требующая внешнего вмешательства. Это не просто удобство — это шаг к полной автономной безопасности.

Главный разработчик доктор Гхош объясняет: «Мы объединили два эффекта — снижение проводимости и блокировку пор в сепараторе. Вместе они формируют умную систему термозащиты, работающую на опережение». По сути, это прорыв в области, где раньше приходилось идти на компромиссы между мощностью и безопасностью.

Новая разработка работает на электролите, в котором соль лития растворена в виниленкарбонате и 2,5-диметилфуране. На обычных температурах — всё как всегда: батарея заряжается и отдаёт энергию. Но стоит нагреться выше нормы — и электролит буквально «меняет лицо», не позволяя аккумулятору выйти из-под контроля.

Пока технология прошла лабораторные испытания. Но интерес к ней уже проявляют производители. Ведь только за последние несколько лет сотни смартфонов, ноутбуков и электрокаров оказались в новостях из-за взрывов и пожаров. А если учесть, что рынок электромобилей продолжает расти, потребность в надёжных батареях будет только увеличиваться.

Ситуация напоминает времена, когда первые автомобили были опасны не только из-за скорости, но и из-за отсутствия ремней, подушек безопасности и тормозной системы. Сегодня представить машину без этих элементов невозможно. Так и с аккумуляторами: в будущем термочувствительный электролит может стать такой же нормой, как стеклоподъёмники или антиблокировочная система.

Появление подобных разработок особенно важно в эпоху перехода на «зелёную» энергетику. Батареи уже сегодня используются повсюду — в солнечных установках, хранилищах энергии, электросамокатах. Чем больше их становится, тем выше цена ошибки. Именно поэтому такие инновации вселяют оптимизм. Будущее может стать не только энергоэффективным, но и безопасным.

По прогнозам, в ближайшие 3–5 лет технология может выйти в массовое производство. Это станет возможно, если её эффективность и надёжность подтвердятся при масштабных испытаниях. В случае успеха откроется путь к новым стандартам в электронике и транспорте. Причём защита будет встроена не снаружи, а буквально изнутри.

Пока же остаётся следить за развитием исследований. При этом надеемся, что смартфоны действительно перестанут взрываться, а электромобили — загораться. В любом случае, испанские учёные сделали важный шаг. Они приблизили нас к более безопасному миру с батарейками.