Швейцарська федеральна лабораторія матеріалознавства та технологій Empa розробила монолітний аерогель, призначений для теплового розділення елементів літієвих батарей. Матеріал завтовшки лише 1,2 міліметра має стримувати поширення аварійного нагрівання від одного осередку до сусідніх.
Чому батареям потрібен тепловий бар’єр
Внутрішнє коротке замикання, механічне пошкодження або дефект можуть запустити тепловий розгін: осередок швидко нагрівається, виділяє гази й передає тепло сусіднім елементам. У щільному батарейному блоці це здатне спричинити ланцюгову реакцію. Бар’єр має виграти час і локалізувати пошкодження, не збільшуючи суттєво масу та об’єм системи.
Як влаштований матеріал Empa
Основою став нанопористий кремнієвий аерогель із дуже низькою теплопровідністю — менш як 0,014 Вт/(м·К). Щоб крихкий матеріал витримував механічні навантаження, його армували орієнтованими арамідними нановолокнами. Така структура поєднує теплоізоляцію з міцністю та дає змогу виготовляти тонкі монолітні вставки між осередками.
Що показали теплові випробування
За наведеними характеристиками аерогель витримав прямий вплив температури до 1100 °C протягом 15 хвилин без руйнування й критичної втрати ізоляційних властивостей. Для електромобілів це потенційно означає кращу локалізацію аварії та більше часу для відключення батареї й евакуації. Наступними питаннями залишаються серійне виробництво, довговічність, вартість і поведінка матеріалу в реальному батарейному модулі.
Паралельно інженери працюють над безпечнішими компонентами самих елементів: раніше ми писали, як Стенфорд і SLAC створили самовідновлюваний полімерний електроліт для літій-металевих акумуляторів.