Brandsikker, letvægts fast elektrolyt til sikrere lithium-ion-batterier

Lithium-ion-batterier er i alt fra mobiltelefoner til biler. Imidlertid, nylige hændelser med brande eller eksplosioner af disse enheder viser, at der er behov for sikrere batterier. En mulighed er at erstatte den brændbare flydende elektrolyt med en faststofelektrolyt (SSE). Men nogle af de mest undersøgte SSE'er er selv brandfarlige, efterlader det oprindelige sikkerhedsproblem uløst. Forskere rapporterer nu i ACS' Nano bogstaver at de har udviklet en SSE, der ikke brænder op.

Traditionelle lithium-ion-batterier består af en katode og anode, adskilt af en flydende elektrolyt og et tyndt stykke porøs plastik. Hvis batteriet er beskadiget - f.eks. hvis den er overopladet, eller hvis nålelignende lithiumfremspring vokser og gennemborer plastikseparatoren - kan elektrolytten gå i brand. Forskere har eksperimenteret med en række forskellige løsninger, såsom tilsætning af brandhæmmere til elektrolytten, eller udskiftning af den bløde og brændbare separator og elektrolyt med en SSE. Imidlertid, state-of-the-art SSE'er har deres egne begrænsninger, herunder skørhed og tyngde. Skørhed kan reduceres ved hjælp af en polymer SSE, men lithiumnåle kan stadig bryde disse bløde materialer. Polymer/keramiske komposit-SSE'er omgår det problem, men de fleste af disse materialer er stadig brandfarlige. Yi Cui og kolleger ønskede at designe et mere sikkert alternativ.

Holdet udviklede en SSE bestående af en porøs mekanisk støtte (en polyimidfilm), brandhæmmende tilsætningsstof (decabromodiphenylethan), og polymerelektrolyt (polyethylenoxid/lithium -bis [trifluormethansulfonyl] imid). Forskerne siger, at dette er den første ultralette polymerbaserede SSE, der er brandsikker. Faktisk, et batteri de lavede fra denne SSE fortsatte med at fungere godt, selv når det var udsat for flammer. Ud over, den nye SSE kan give en energitæthed og ydeevne, der mindst kan sammenlignes med konventionelle lithium-ion-batterier.