Исследователи разработали новую технологию для обнаружения опасных утечек газа в литий-ионных аккумуляторах С литий-ионными аккумуляторами, питающими все, от смартфонов до электромобилей , безопасность стала серьезной проблемой.
Хотя эти аккумуляторы эффективны и долговечны, результаты могут быть катастрофическими, если что-то пойдет не так. Эта проблема стала еще более актуальной с появлением электромобилей: только в 2021 году более 20 пожаров и взрывов электромобилей по всему миру были связаны с неисправностями литий-ионных аккумуляторов.
В исследовании, опубликованном в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, исследователи разработали новый датчик, который может помочь предотвратить подобные опасные инциденты.
Растущие риски безопасности «Литий-ионные аккумуляторы повсюду», — говорит ведущий автор исследования Ляндан Чжао, аспирант Сианьского университета Цзяотун-Ливерпуль (XJTLU), Китай, и Ливерпульского университета, Великобритания.
«Они питают все: от смартфонов и ноутбуков до электромобилей, военных приложений и многого другого.
Хотя они предлагают высокую плотность энергии и длительный срок службы, они также несут в себе большие риски для безопасности». При перегреве или повреждении элементов аккумулятора могут выделяться летучие пары электролита, которые могут воспламеняться, вызывая пожары или взрывы.
Следовательно, существует острая необходимость в разработке газовых датчиков , которые не только высокочувствительны и селективны, но и недороги, легко интегрируются и энергоэффективны.
«Наши исследования мотивированы этой критической проблемой безопасности», — объясняет Чжао. «Сосредоточившись на раннем обнаружении утечки электролита, мы стремимся внести вклад в более безопасные системы управления батареями, потенциально предотвращая катастрофические отказы и повышая общую надежность технологий на основе литий-ионных батарей».
Раннее обнаружение утечек газа Новый датчик обнаруживает следовые количества паров этиленкарбоната (ЭК) — ключевого компонента электролита аккумулятора — которые могут сигнализировать о потенциальных неисправностях аккумулятора до того, как они перерастут в катастрофу.
Исследователи разработали высокочувствительный и экономически эффективный газовый датчик с использованием ковалентных органических каркасов (COF), молекулярных структур, которые могут быть спроектированы для избирательного обнаружения определенных газов.
Это первый случай, когда вычислительно управляемая конструкция датчика на основе COF была использована специально для обнаружения EC.
«Мы проверили сотни потенциальных материалов с помощью вычислительных методов, прежде чем определить COF-QA-4 как лучшего кандидата», — говорит Чжао.
«Он очень чувствителен и избирателен, нацеливаясь на вредный газ EC, игнорируя другие пары.
Датчик может обнаруживать утечки задолго до того, как они станут опасными».
Датчик продемонстрировал замечательные характеристики в ходе лабораторных испытаний, обнаруживая пары ЭХ при концентрации всего 1,15 частей на миллион (ppm). Повышение безопасности в различных отраслях промышленности Исследователи говорят, что потенциальное влияние датчика выходит далеко за рамки электромобилей.
Он также может быть интегрирован в системы управления батареями в устройствах умного дома и промышленных системах безопасности, обеспечивая оповещения в режиме реального времени об опасных утечках газа и предлагая систему раннего оповещения, которая может предотвратить катастрофические аварии.
«Включая этот датчик в существующие системы, производители могут принимать упреждающие меры для предотвращения опасных ситуаций», — говорит Чжао.
«Это может спасти жизни и защитить имущество, обнаруживая потенциальные сбои задолго до их эскалации».
Исследование проводилось под руководством доктора Лифэн Дина и доктора Цючэня Дуна, оба из XJTLU.
Рубрика: Гаджеты и Технологии. Читать весь текст на android-robot.com.