Учёные Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали инновационную пленку, которая может предотвратить взрыв или возгорание литий-ионных аккумуляторов при внутреннем коротком замыкании. Новое решение уже прошло испытания и показало высокую эффективность в условиях экстремальных нагрузок.

Что делает аккумуляторы уязвимыми

Литий-ионные батареи, используемые в смартфонах, ноутбуках, пауэрбанках и другой бытовой технике, чувствительны к перегреву, механическим повреждениям, ударам о острые предметы и падениям с высоты. Такие воздействия могут вызвать внутреннее короткое замыкание — процесс, при котором происходит резкий выброс тепла и газов. В случае неблагоприятного развития событий это приводит к воспламенению или даже взрыву элемента питания.

Как работает новая защита

Традиционные системы защиты основаны на электронике и датчиках, реагирующих на повышение температуры. Однако они не всегда успевают сработать, особенно при быстром развитии аварийной ситуации внутри ячейки. Учёные СПбГУ создали внутренний «предохранитель» — полимерную пленку, которая активируется при первых признаках короткого замыкания и блокирует самый быстрый путь разряда.

Этот слой снижает скорость выделения тепла и не позволяет аккумулятору перейти к возгоранию, даже если он был механически повреждён. Эффект достигается за счёт реакции на изменение электрического состояния самой ячейки — без необходимости внешних датчиков или управляющей электроники.

Результаты испытаний

• Без защиты аккумулятор воспламенился через 15 секунд после повреждения стальным гвоздем, а температура корпуса достигла 350 °C.
• С пленкой защитного слоя аккумулятор разряжался в течение 15 минут, а максимальная температура составила всего 75 °C.

Преимущества нового решения

Главный научный сотрудник кафедры электрохимии Института химии СПбГУ Олег Левин отметил, что ключевое преимущество технологии — её способность «опережать» аварию. Поскольку внутренние короткие замыкания развиваются быстрее, чем срабатывает внешняя система, именно внутренняя защита становится решающим фактором безопасности.

Теперь исследователям предстоит найти оптимальный баланс между повышенной безопасностью и сохранением мощности аккумулятора, особенно при быстрой зарядке с высокими токами.

Научная работа и поддержка

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Energy Storage. Работа проводилась в сотрудничестве с коммерческим партнёром и выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда.

По материалам: Ria.ru