В то время как литий-ионные батареи имеют огромный потенциал в развитии, они также имеют один недостаток — иногда они загореться. Это может произойти из за так называемого накопления дендритов, которые формируются между двумя электродами в батарее, в результате чего происходит короткое замыкание и может привести к дальнейшему возгоранию. Однако, исследователи из Университета штата Мичиган использовали кевларовое нановолокно чтобы создать барьер между электродами, который является непроницаемым для тех «злостных» дендритов. 

Обычно в литий-ионных аккумуляторах очень тонкая микроперфорация пластиковой мембраны, которая используется для разделения двух электродов. В то время как отдельные ионы лития могут проходить через поры в этой мембране, электроны этого не могут делать, таким образом, вместо этого проходят через цепи и в результате создают короткое замыкание.

После повторных циклов зарядки / разрядки, ионы лития могут начать формироваться в дендриты на поверхности одного из электродов. Если поры в мембране сепаратора являются слишком большими, дендриты могут вырасти прямо через пластмассу, в конечном счете достигают другого электрода. Как только это происходит, электроны могут пройти прямо через дендриты, закоротив схему и вызывают перегрев аккумулятора.

Для того чтобы избавиться от этой проблемы, команда ученых из Мичигана использовала выложенные слоями кевларовые нановолокна, чтобы создать мембрану с гораздо меньшими порами. Хотя стандартные сепараторы имеют поры измеряемые в несколько сотен нанометров в поперечнике, поры же в мембране кевлара не превышают от 15 до 20 нанометров. Хотя эти размеры все еще достаточно большие чтобы защитить ионы лития до конца, но и достаточно малы, чтобы блокировать прохождение дендритов размер которых в пределах от 20 до 50 нм.

Также эти мембраны могут быть сделаны намного тоньше чем существующие сепараторы, что позволит создать более тонкие батареи, или с более высокой плотностью энергии. Кроме того, поскольку кевлар очень термостойкий (см фото выше), батареи использующие новые мембраны способны лучше выдерживать возгорание.

Похожие страницы: Инфографика: Технологию к аккумуляторам будущего

Университет штата Мичиган основал компанию Elegus Technologies, чтобы далее развить литий-ионные батареи и коммерциализировать технологию. Производство как ожидается начнется к концу 2016 году.