Песок в аккумуляторе

Ионно-литиевые аккумуляторы имеют одну неудобную особенность - они могут возгораться при механическом повреждении. Стоит проткнуть мягкую мембрану, замкнув электроды, как элемент начинает сильно разогреваться. Далее всё зависит от того, попадёт ли горючий электролит в воздух.

Учёные Оакрижской национальной лаборатории (ORNL) и Университета Рочестера (шт. Нью-Йорк) предложили видоизменить аккумулятор таким образом, чтобы он сопротивлялся механическому воздействию. Идея пришла учёным, когда они наблюдали за детскими играми с неньютоновской жидкостью oobleck.

В ванну или таз с подобной жидкостью можно медленно опустить руку, но если попытаться ударить по поверхности, она не пустит руку внутрь. Дети развлекаются, запрыгивая в ванну и выпрыгивая из неё, будто скачут по суху.

Ньютоновские качества жидкости определяются её коллоидным наполнением. В случае oobleck это частицы кукурузного крахмала, перемешанные с водой. Для электролита ионно-литиевых аккумуляторов учёные лаборатории и использовали мелкий песок, состоящий из сферических частиц кремнезёма диаметром 200 нм. Насыщенный песком электролит при ударе становился жёстким и заодно блокировал ионную проводимость. Учёные исследовали влияние свойств частиц на удароустойчивость аккумулятора и пришли к выводу, что их размеры должны быть одинаковыми.

Для адаптации идеи к реальному производству учёным пришлось изменить технологический процесс. Обычно электролит заливают в аккумулятор на предпоследнем производственном этапе, после чего герметизируют оболочку. Однако электролит с песком невозможно залить через небольшое отверстие, поэтому учёным пришлось предусмотреть засыпку наполнителя заранее.

Удароустойчивые батареи можно использовать в дронах и, в перспективе, в электромобилях. Прорабатывается возможность армейского применения путём совмещения бронежилета и носимых аккумуляторов. Как отмечают исследователи, американские солдаты во время боевых миссий носят на себе бронежилеты массой до 10 кг и аккумуляторы примерно такого же веса. Так почему бы не совместить их?