CUHK dan yangi elektrolit texnologiyasi litiy-ion batareyalarining xavfsizlik muammolarini hal qiladi

Qayta zaryadlanadigan batareyalardan portativ elektron qurilmalarda, elektr velosipedlari va yangi energiya transport vositalariga quvvat manbalarigacha, litiy-ion batareyalarining yong'inlari va yonishidan kelib chiqadigan xavfsizlik hodisalari global e'tiborni tobora ko'proq jalb qilmoqda. 22-iyul kuni CNN tomonidan e'lon qilingan hisobotga ko'ra, Gonkong Xitoy Universiteti (CUHK) tadqiqot jamoasi tomonidan ishlab chiqilgan yangi texnologiya litiy-ion batareyalarining portlash va yong'in xavfini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin va bu texnologiya kelgusi 3-5 yil ichida tijorat maqsadlarida qo'llanilishi kutilmoqda.

Hisobotda litiy-ion batareyalarining turli qurilmalarda, jumladan, smartfonlardan yangi energiya transport vositalarigacha keng qo'llanilayotgani ta'kidlangan. Tadqiqotchilar litiy-ion batareyalarining normal foydalanish sharoitlarida yaxshi xavfsizlikka ega ekanligini, ammo noto'g'ri foydalanish ekstremal holatlarda yong'in xavflariga va hatto halokatli oqibatlarga olib kelishi mumkinligini aytishdi. Buning sababi, litiy-ion batareyalar ichida to'ldirilgan elektrolitning yonuvchanligidir. Fizik teshik, ortiqcha zaryad, ekstremal harorat va namlik sharoitlariga yoki ishlab chiqarish jarayoni nuqsonlariga duchor bo'lganda, batareyalar asta-sekin barqarorligini yo'qotadi. Agar biron-bir anomaliya yuzaga kelsa, batareya harorati tezda ko'tariladi va elektrolitni yoqadi, shuning uchun "termal qochish" deb ataladigan xavfli zanjirli reaktsiyani boshlaydi. Tegishli statistik ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, 2024 yilda faqatgina global fuqarolik aviatsiya transporti sohasida 89 batareyaga oid tutun, yong'in yoki yuqori haroratli anomaliyalar qayd etilgan; kundalik hayotda esa elektr velosipedlari, elektr skuterlar va boshqa qurilmalarning batareyasi bilan bog'liq yong'in hodisalari ham kam uchramaydi.

Ushbu xavfsizlik muammosini hal qilish uchun global ilmiy tadqiqot jamoasi an'anaviy suyuq elektrolitlarni almashtirish uchun yuqori haroratga chidamli qattiq yoki gel elektrolitlarni ishlab chiqish kabi texnologik tadqiqotlarni faol ravishda olib bormoqda. Biroq, bunday yechimlar mavjud batareya ishlab chiqarish liniyalarini keng ko'lamda o'zgartirishni talab qiladi, bu esa sanoatlashuv darajasini sezilarli darajada oshiradi va texnologiyaning ommalashish tezligini cheklaydi. Bunga qarshi, CUHK jamoasi tomonidan taklif qilingan yangi litiy-ion batareyasini optimallashtirish sxemasi mavjud elektrolitdagi kimyoviy komponentlarni almashtirishni talab qiladi, ishlab chiqarish jarayonining asosiy bog'lanishlarini o'zgartirmasdan.

Tadqiqotchilar jamoasi asosiy sababini tushuntirib berdi, litiy-ion batareyalarining yong'inlari elektrolitning yuqori bosim ostida parchalanishi bo'lib, bu katta miqdorda issiqlik chiqaradi va zanjirli reaksiya boshlanadi. Yangi ishlab chiqilgan elektrolit ikki komponentli erituvchi tizimini qabul qiladi, bu xavfli reaksiya jarayonini aniq to'sib qo'yishi mumkin. Oddiy harorat sharoitida birinchi erituvchi batareyaning ichki kimyoviy tuzilishining zichligini saqlab turadi, batareyaning normal ishlashini ta'minlaydi; batareya harorati g'ayrioddiy ravishda oshganda, ikkinchi erituvchi tezda himoya mexanizmini faollashtiradi, kimyoviy tuzilishni bo'shashtirib, issiqlikning qochishi bilan bog'liq reaksiyalarni sekinlashtirib, yong'in xavflarini manbasidan oldini oladi.

CNN laboratoriya test ma'lumotlariga tayanib, ushbu yangi texnologiyani qabul qilgan litiy-ion batareyasi mix bilan teshilganda, harorat faqat 3.5 daraja Selsiygacha oshishini ko'rsatdi; aksincha, an'anaviy litiy-ion batareyalarining harorati bir xil test sharoitida 555 daraja Selsiygacha ko'tarildi. Tadqiqotchilar ushbu texnik reja batareyaning asosiy ishlash qobiliyati va xizmat muddatiga salbiy ta'sir ko'rsatmasligini ta'kidladilar. Testlar shuni ko'rsatdiki, 1000 zaryad-qaytarish tsikllaridan so'ng, batareya quvvati hali ham dastlabki qiymatning 80% dan ortig'ini saqlab qolishi mumkin, bu esa tijorat qo'llanilishi talablariga to'liq javob beradi.

E'tiborga molikki, bu texnologiya faqat elektrolit komponentlarini almashtirishni o'z ichiga olgani sababli, mavjud ishlab chiqarish liniyalarini o'zgartirish zarurati yo'q, tezkor sanoatlashuv uchun asosiy shartlarga ega. Katta miqyosda ishlab chiqarilgandan so'ng, ushbu texnologiyani qabul qilgan litiy-ion batareyalarining narxi hozirgi asosiy mahsulotlar narxiga deyarli teng bo'lishi kutilmoqda. Hozirda tegishli texnologiya tijoratlashtirish rivojlanish bosqichiga kirgan. AQSh Milliy Qayta Tiklanadigan Energiya Laboratoriyasining yuqori darajadagi olimi Donald Finnegan shunday izoh berdi: "Ushbu texnologik yutuq hayajonli, bu kelajakda litiy-ion batareyalarining yuqori haroratlar va qisqa tutashuv kabi ekstremal ish sharoitlariga bardosh bera olishini anglatadi, bu esa asosiy jihatdan yong'in xavflarini oldini oladi."