☰
︎

Ученые из США использовали природное вещество лигнин в производстве литий-ионных аккумуляторов

Этот материал может повысить как безопасность, так и срок службы литий-ионных аккумуляторов.
11 июля 2025, пятница 21:46
kosmos_news для раздела Блоги

Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта

Литий-ионные аккумуляторы используются во многих технических устройствах: от смартфонов до электромобилей. Из-за особенностей конструкции существует риск перегрева и короткого замыкания, что может привести к так называемому тепловому пробою или взрывному возгоранию.

Чтобы сделать батареи более безопасными, в Мичиганском государственном университете (MSU) при их производстве использовали материал, содержащийся в древесине. Это конструктивистское решение решение направлено на повышение безопасности и срока службы литий-ионных аккумуляторов.

«Мы хотели создать лучшую батарею», — говорит Чэнчэн Фан из Инженерного колледжа MSU. 

В данном случае «лучшую» означает более «безопасную», «эффективную» и «устойчивую». Для этой цели ученые использовали природное вещество лигнин. Он придает растениям прочность и составляет около 30 процентов веса древесины.

Исследователи использовали лигнин для создания тонкого сепаратора, который вставляется в батареи. Сепаратор разделяет анод и катод в батарее, поскольку при их соприкосновении происходит короткое замыкание.

Древесный сепаратор в литий-ионном аккумуляторе по сравнению с типичным пластиковым сепаратором в литий-ионном аккумуляторе. Изображение:  Университет штата Мичиган Для отделения этих электродов друг от друга обычно используют пластик в качестве сепаратора. Однако проблема с полиэтиленовыми и полипропиленовыми пластиками заключается в том, что они могут давать усадку при температуре около 100 градусов. Если это произойдет, может произойти короткое замыкание и в конечном итоге — пожар или взрыв.

Если пластиковый сепаратор заменить на лигниновый, батарея сможет нагреваться до 300 градусов без усадки разделительного слоя. В результате нескольких испытаний исследователи установили, что оптимальная ширина сепаратора составляет 15 микрометров. Это тоньше человеческого волоса.

Однако сепаратор лигнина не только обеспечивает большую безопасность. Исследователям также удалось продлить срок службы батареи.

 «Мы были удивлены, что лигниновый разделительный слой также увеличил срок службы. Мы увеличили срок службы на 60%», — говорит Фанг. 

Исследовательская группа связывает это с возросшей стабильностью батареи. Кроме того, сепаратор лигнина может быть произведен с использованием экономически эффективного сухого процесса. Это не только позволяет производить продукцию в больших объемах, но и позволяет избежать использования вредных растворителей. Они необходимы для обычных пластиковых сепараторов и создают нагрузку на окружающую среду. По словам разработчиков, «лигнин, особенно лигносульфонат, широко распространен в природе и не требует дополнительной обработки для интеграции в батареи».