Научниците развија нов сензор кој може да открие истекување на опасни гасови во литиум-јонските батерии пред да доведат до пожари или експлозии.
Литиум-јонските батерии ги напојуваат сè, од телефони до електрични автомобили, но безбедноста е голема грижа. Тие се ефикасни и издржливи, но нивните дефекти можат да бидат опасни.
Зголемувањето на бројот на електрични возила го направи овој проблем уште поитен — повеќе од 20 пожари или експлозии кај електрични возила биле поврзани со дефекти на литиум-јонските батерии.
Студија објавена во ACS Applied Materials & Interfaces претставува нов сензор кој би можел да помогне во спречување на опасни дефекти кај литиум-јонските батерии. Бидејќи овие батерии сè повеќе се користат во паметни телефони, лаптопи, електрични возила, па дури и во воени апликации, безбедносните ризици продолжуваат да растат. Иако нудат висока енергетска густина и долг век на траење, тие исто така претставуваат значителни опасности.
Нов сензор ја подобрува безбедноста на литиум-јонските батерии
Прегревање или оштетување на батериските ќелии може да ослободи испарливи гасови кои можат да се запалат, предизвикувајќи пожари или експлозии. Затоа е клучно да се развијат гасни сензори кои се високо осетливи, селективни, нискобуџетни, лесни за интегрирање и енергетски ефикасни.
Жао објаснува дека нивното истражување е поттикнато од итната потреба за побезбедни батерии. Со овозможување рано откривање на истекување на електролит, нивната работа има за цел да ги подобри системите за управување со батерии, да спречи дефекти и да ја зголеми доверливоста на литиум-јонската технологија.
Новосоздадениот сензор може да открие траги од испарувања на етилен карбонат (EC), клучна компонента на електролитот во батериите, овозможувајќи идентификација на потенцијални дефекти пред да прераснат во сериозни проблеми.
Истражувачите го развија овој исклучително осетлив и економичен гасен сензор користејќи ковалентни органски рамки (COFs) – молекуларни структури специјално дизајнирани за селективно откривање на одредени гасови. Ова е првпат COF-базиран сензор да биде компјутерски дизајниран за детекција на EC.
„Прегледавме стотици потенцијални материјали со помош на компјутерски методи пред да го идентификуваме COF-QA-4 како најдобар кандидат. Тој е високо осетлив и селективен, насочен кон штетниот EC гас додека ги игнорира другите испарувања. Сензорот може да открие истекувања многу пред тие да станат опасни“, додаде Жао.
Откривање истекувања во литиум-јонските батерии
По тестирање на стотици материјали со помош на компјутерски методи, истражувачите го идентификуваа COF-QA-4 како најдобриот кандидат. Овој материјал е високо осетлив и селективен, насочен кон штетниот EC гас, додека ги игнорира другите испарувања.
Сензорот може да открие истекувања многу пред да претставуваат опасност. Во лабораториски тестови, покажа извонредни перформанси, успевајќи да детектира EC испарувања во концентрации од само 1.15 делови на милион (ppm).
Според истражувачите, потенцијалното влијание на овој сензор оди подалеку од електричните возила, бидејќи може да биде интегриран во системи за управување со батерии кај паметни уреди за домаќинства и индустриски обезбедносни системи. Тој обезбедува реално-временски аларми за опасни истекувања на гас и служи како рана предупредувачка технологија за спречување на катастрофални несреќи.
Затоа, вградувањето на овој сензор во постоечките системи би им овозможило на производителите да преземат проактивни мерки за избегнување на опасни ситуации, потенцијално спасувајќи животи и заштитувајќи имот со откривање на дефекти многу пред тие да ескалираат, забележа Жао.
