Новый российский материал спасает от пожаров и взрывов аккумуляторов
Новый материал, разработанный российскими учеными, может изменить рынок аккумулятор. Отечественное ноу-хау лишено главного недостатка, который имеют современные литий-ионные система, в нем не горит электролит! Речь идет о феррите цинка, созданном по особой технологии. Инновационный компонент должен заменить горючие компоненты в батареях, что наконец-то поднимет безопасность домашних накопителей энергии и электромобилей на должный уровень.
Чем шире распространяются литий-ионные аккумуляторы, тем чаще происходят их возгорания и даже взрывы. По данным на 2024 год, только в Великобритании количество пожаров, вызванных такими батареями, увеличилось на 46% в сравнении с предыдущим годом. И речь идет именно о возгораниях в быту: горят домашние батареи типа павербанков, аккумуляторы самокатов и велосипедов, а также происходят серьезные аварии с участием электромобилей.

Пожар, вызванный возгоранием литий-ионного аккумулятора в электромобиле
Корень проблемы прячется в самой конструкции. Современные литий-ионные аккумуляторы используют жидкий органический электролит, который обладает высокой горючестью. При внутреннем коротком замыкании, механическом повреждении, перегреве или перезаряде возникает термический разгон. То есть температура внутри ячейки неконтролируемо растет, электролит воспламеняется, выделяющиеся газы приводят к взрыву и быстрому распространению огня на соседние элементы.
В домашних условиях это создает прямую угрозу людям, а в автомобильной сфере риск усугубляется из-за колоссальной энергоемкости батарей.
Решение проблемы пожаробезопасности ученые видят в переходе на аккумуляторы нового типа. Принципиальное отличие твердотельных батарей состоит в том, что там отсутствует легковоспламеняющийся жидкий электролит. Его роль выполняет твердый неорганический или полимерный материал, который не горит и обладает гораздо более высокой термической стабильностью.

Отличие между между твердотельными и жидкостными батареями
Следовательно, в таких аккумуляторах вероятность короткого замыкания и последующего термического разгона значительно снижена. Даже в случае серьезного повреждения твердый электролит не воспламеняется, что сводит на нет риск взрыва и пожара.
Параллельно развиваются цинк-ионные системы, в которых тоже часто используют твердые или гелевые электролиты на водной основе. Почему безопасные аккумуляторы давным-давно не заменили литиевые? Все достаточно просто. Долгое время широкому внедрению твердотельных и цинк-ионных аккумуляторов долгое время мешали технологические сложности. К примеру, твердые материалы имели недостаточную ионную проводимость. А это напрямую влияло на мощность и скорость зарядки.
Прорыв в создании подходящего материала совершили исследователи из Сахалинского государственного университета (СахГУ). Им помогали ученые из Кольского научного центра РАН, а также Дальневосточного федерального университета. Новая работа команды уже опубликована в авторитетном научном журнале Journal of Composites Science. Статья посвящена синтезу феррита цинка. Это чрезвычайно перспективный материал для катодов, который производится с использованием золь-гель метода.

Тестирование нового аккумулятора
По словам исследователей, данная технология — это не простое смешивание компонентов. Она позволяет «вырастить» материал с заранее заданной структурой, похожей на пористую губку на микроуровне. Такая конструкция обеспечивает высокую ионную проводимость.
— поделился успехом Олег Шичалин, руководитель проекта и заведующий лабораторией в СахГУ.
Как отметил РАН Иван Тананаев, работа имеет не только фундаментальное, но и прямое прикладное значение.
— Тананаев.
Главный плюс нового материала в том, что он отлично проводит ионы и при этом не горит, выдерживает высокие температуры и физические нагрузки. Это как раз то, что нужно для создания идеального аккумулятора: мощного и совершенно безопасного. На основе таких материалов уже можно собирать рабочие образцы батарей для смартфонов, ноутбуков и электромобилей, чтобы в будущем заменить ими нынешние, опасные.
Однако пройден лишь первый, научный этап. Впереди предстоит не менее сложная работа инженеров и технологов. Нужно «укротить» технологию для массового производства, доказать ее надежность в долгосрочной перспективе и добиться приемлемой цены.
Сможет ли российская разработка пройти этот путь и стать частью новой, безопасной энергетики — вопрос открытый. Но ее появление очень важно. Мечта о полностью безопасной батарее перестала быть чистой теорией. Теперь у нее есть реальное, осязаемое воплощение, которое сделано именно в России.
Проблема, которую нельзя игнорировать
Чем шире распространяются литий-ионные аккумуляторы, тем чаще происходят их возгорания и даже взрывы. По данным на 2024 год, только в Великобритании количество пожаров, вызванных такими батареями, увеличилось на 46% в сравнении с предыдущим годом. И речь идет именно о возгораниях в быту: горят домашние батареи типа павербанков, аккумуляторы самокатов и велосипедов, а также происходят серьезные аварии с участием электромобилей.

Пожар, вызванный возгоранием литий-ионного аккумулятора в электромобиле
Корень проблемы прячется в самой конструкции. Современные литий-ионные аккумуляторы используют жидкий органический электролит, который обладает высокой горючестью. При внутреннем коротком замыкании, механическом повреждении, перегреве или перезаряде возникает термический разгон. То есть температура внутри ячейки неконтролируемо растет, электролит воспламеняется, выделяющиеся газы приводят к взрыву и быстрому распространению огня на соседние элементы.
В домашних условиях это создает прямую угрозу людям, а в автомобильной сфере риск усугубляется из-за колоссальной энергоемкости батарей.
Скажем «нет» пожарам!
Решение проблемы пожаробезопасности ученые видят в переходе на аккумуляторы нового типа. Принципиальное отличие твердотельных батарей состоит в том, что там отсутствует легковоспламеняющийся жидкий электролит. Его роль выполняет твердый неорганический или полимерный материал, который не горит и обладает гораздо более высокой термической стабильностью.

Отличие между между твердотельными и жидкостными батареями
Следовательно, в таких аккумуляторах вероятность короткого замыкания и последующего термического разгона значительно снижена. Даже в случае серьезного повреждения твердый электролит не воспламеняется, что сводит на нет риск взрыва и пожара.
Параллельно развиваются цинк-ионные системы, в которых тоже часто используют твердые или гелевые электролиты на водной основе. Почему безопасные аккумуляторы давным-давно не заменили литиевые? Все достаточно просто. Долгое время широкому внедрению твердотельных и цинк-ионных аккумуляторов долгое время мешали технологические сложности. К примеру, твердые материалы имели недостаточную ионную проводимость. А это напрямую влияло на мощность и скорость зарядки.
Уникальная разработка
Прорыв в создании подходящего материала совершили исследователи из Сахалинского государственного университета (СахГУ). Им помогали ученые из Кольского научного центра РАН, а также Дальневосточного федерального университета. Новая работа команды уже опубликована в авторитетном научном журнале Journal of Composites Science. Статья посвящена синтезу феррита цинка. Это чрезвычайно перспективный материал для катодов, который производится с использованием золь-гель метода.

Тестирование нового аккумулятора
По словам исследователей, данная технология — это не простое смешивание компонентов. Она позволяет «вырастить» материал с заранее заданной структурой, похожей на пористую губку на микроуровне. Такая конструкция обеспечивает высокую ионную проводимость.
Феррит цинка, полученный золь-гель методом, показал проводимость, которая превзошла даже самые смелые ожидания. Это делает новый материал чрезвычайно перспективным для использования в твердотельных батареях будущего
— поделился успехом Олег Шичалин, руководитель проекта и заведующий лабораторией в СахГУ.
Как отметил РАН Иван Тананаев, работа имеет не только фундаментальное, но и прямое прикладное значение.
Мы доказали, что феррит цинка отлично подходит для создания новых батарей. И главное — мы нашли самый эффективный способ его производства. Это ключевой шаг к тому, чтобы начать выпускать такие аккумуляторы в промышленных масштабах
— Тананаев.
Главный плюс нового материала в том, что он отлично проводит ионы и при этом не горит, выдерживает высокие температуры и физические нагрузки. Это как раз то, что нужно для создания идеального аккумулятора: мощного и совершенно безопасного. На основе таких материалов уже можно собирать рабочие образцы батарей для смартфонов, ноутбуков и электромобилей, чтобы в будущем заменить ими нынешние, опасные.
Однако пройден лишь первый, научный этап. Впереди предстоит не менее сложная работа инженеров и технологов. Нужно «укротить» технологию для массового производства, доказать ее надежность в долгосрочной перспективе и добиться приемлемой цены.
Сможет ли российская разработка пройти этот путь и стать частью новой, безопасной энергетики — вопрос открытый. Но ее появление очень важно. Мечта о полностью безопасной батарее перестала быть чистой теорией. Теперь у нее есть реальное, осязаемое воплощение, которое сделано именно в России.
- Антон Рыбаков
- znews.vn, sakhgu.ru, atompil.net, worldmarketstudies.ru,
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Что случится с Сибирью к 2080 году: прогноз красноярских ученых и эксперта NASA
Арбузы вместо мерзлоты, большая ложка дегтя и открытый финал — в одном из самых обстоятельных исследований о будущем России...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Раскрыта 217-летняя тайна: искусственный интеллект взломал зашифрованное письмо Наполеона
Нейросети последних лет — это реальный прорыв: только за несколько недель было вскрыто более 30 безнадежных шифров...
Почти детективная история: в Ленобласти обнаружен самый большой клад серебра за всю историю
Среди находок две уникальные монеты, которых всего четыре в мире, включая, а также языческие вороны Одина… среди православных крестов...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Космические инженеры знают три способа обмануть невесомость. Но пока рабочий из них только один, да и то есть нюансы...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Искусственный интеллект «ненавидит»… белых мужчин: новое исследование еще раз подтвердило западный тренд
Появление нейросетей значительно ухудшило положение одной из групп белого населения в Америке и Европе...
100-летняя страшная история с черепами у древнеегипетских гробниц наконец-то прояснилась
Неожиданно оказалось, что человеческие жертвоприношения 5000 лет назад совершались совсем не так, как описано в древних табличках...
Аура цвета индиго: как появился этот феномен и кем в итоге стали уникальные дети
Их называли будущим человечества, но чуда не случилось. Разбираемся, почему так произошло...
Тайна Мертвого моря: что «кипятит» водоем изнутри, рассказали ученые
Оказалось, что в кристалликах соли скрыта история прошедших эпох...
Главный поджигатель в истории Австралии: почему ученые обвиняют капитана Джеймса Кука в постоянных мегапожарах на Зеленом континенте?
Воскрешение традиции, которую сломали британские колонизаторы, поможет «потушить» Пылающую Австралию...
Секрет марсианского «невозможного» облака-призрака наконец-то разгадан
Как оказалось, на Красной планете работает физика, которая на Земле считалась чистой теорией...