В России придумали, как защитить смартфоны от возгорания

Российские ученые продолжают искать способы повысить безопасность привычной электроники, поскольку перегрев и механические повреждения аккумуляторов остаются одной из самых частых причин аварийных ситуаций. Новая защитная пленка, созданная специалистами СПбГУ, может помочь предотвратить опасные последствия для смартфонов и других гаджетов. Как сообщили РИА Новости в пресс-службе РНФ, разработка способна сдерживать выделение тепла и газов при внутреннем коротком замыкании, которое возникает в результате неблагоприятных условий эксплуатации.

Литий-ионные аккумуляторы, широко применяемые в смартфонах, ноутбуках, пауэрбанках и другой повседневной технике, отличаются высокой чувствительностью к внешним воздействиям. Они могут пострадать не только от жары и перегрева во время зарядки, но и от механических ударов, падений с высоты, а также контакта с острыми предметами. Именно такие «стрессовые» сценарии нередко становятся причиной нарушения работы батареи.

По словам исследователей, особенно опасны ситуации, когда внутри аккумулятора начинается короткое замыкание: в этот момент резко растет температура, могут выделяться газы, а в худшем случае возникает возгорание или даже взрыв. Поэтому задача разработчиков состоит не только в том, чтобы сделать батареи более емкими и долговечными, но и в том, чтобы повысить их устойчивость к повреждениям.

Новая пленка, созданная в СПбГУ, призвана снизить эти риски и стать дополнительным защитным барьером для техники. Подобные решения особенно важны на фоне того, что электронные устройства сегодня используются практически постоянно и нередко подвергаются повышенной нагрузке. Если технология подтвердит свою эффективность, она может найти применение в самых разных устройствах — от смартфонов до портативной электроники и накопителей энергии.

Разработчики и исследователи всё чаще обращают внимание на безопасность современных аккумуляторов, поскольку именно батареи остаются одним из самых уязвимых элементов в смартфонах, ноутбуках и другой портативной технике. Любое механическое повреждение, сильный нагрев или заводской дефект способны спровоцировать опасную цепную реакцию, последствия которой могут быть крайне серьёзными.

Такие ситуации могут привести к короткому замыканию внутри батареи, при котором очень быстро выделяется тепло и образуются газы. Если развитие аварии пойдёт неблагоприятным образом, аккумулятор может загореться или даже взорваться, сообщили РИА Новости в пресс-службе Российского научного фонда. Специалисты подчёркивают, что подобные процессы особенно опасны из-за высокой скорости протекания реакции: в некоторых случаях времени на реакцию практически не остаётся.

Сегодня для защиты аккумуляторов смартфонов и другой техники применяется система, управляемая электроникой. Она контролирует состояние батареи и должна предотвращать критические сбои, однако в ряде случаев эта защита может не успеть сработать, что повышает риск наиболее тяжёлых последствий аварии, добавили в РНФ. Поэтому одной только электронной защиты может быть недостаточно, и вопрос повышения надёжности аккумуляторов остаётся особенно актуальным.

В ходе исследования учёные Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) проверили образцы аккумуляторов на безопасность, проколов ячейки стальным гвоздём и тем самым создав условия короткого замыкания. Такой эксперимент позволил оценить, как батареи ведут себя в экстремальной ситуации и насколько эффективно они способны противостоять механическим повреждениям. Подобные испытания помогают выявить слабые места конструкции и могут стать основой для создания более безопасных и устойчивых аккумуляторных систем в будущем.

Переписанный текст:

Без дополнительной защиты аккумуляторная ячейка очень быстро становилась опасной: уже через 15 секунд после повреждения она начинала воспламеняться, а температура на ее корпусе поднималась до 350 °C. Такие показатели наглядно показывают, насколько критичными могут быть внутренние повреждения батареи и как быстро они приводят к развитию аварийной ситуации.

Чтобы снизить риск возгорания, ученые университета разработали внутренний «предохранитель», который включается при коротком замыкании внутри аккумулятора и фактически предотвращает развитие взрывоопасного сценария. Этот защитный элемент выполнен в виде полимерной пленки, перекрывающей самый быстрый путь разряда. Благодаря этому уменьшается скорость выделения тепла, а сама ячейка не переходит в состояние горения даже при механическом повреждении, сообщили в пресс-службе РНФ.

Дополнительные испытания подтвердили эффективность разработки: при проколе батареи гвоздем аккумулятор разряжался примерно за 15 минут, а его нагрев не превышал 75 °C. Таким образом, новая система защиты существенно замедляет опасные процессы внутри элемента питания и делает его более безопасным в условиях внешнего воздействия и аварийных нагрузок.

Безопасность аккумуляторов сегодня становится одним из ключевых направлений в разработке современных источников энергии, особенно в условиях, когда устройства должны работать дольше, заряжаться быстрее и сохранять стабильность при высоких нагрузках. Исследователи продолжают искать решения, которые позволят не только повысить надежность батарей, но и предотвратить опасные аварийные ситуации на ранней стадии. Разработанный нами защитный слой не нуждается ни в датчиках, ни в управляющей электронике, ни во внешнем отключении: он самостоятельно реагирует на изменение электрического состояния самой аккумуляторной ячейки. Это особенно важно в случае внутренних коротких замыканий, поскольку такие процессы могут развиваться значительно быстрее, чем успевает включиться внешняя система защиты или среагировать элементы, ориентированные только на повышение температуры, — пояснил главный научный сотрудник кафедры электрохимии Института химии СПбГУ Олег Левин.

По его словам, подобный подход позволяет сделать защиту более «встроенной» в саму структуру батареи, что повышает шансы вовремя остановить опасное развитие событий еще до перехода к необратимому повреждению. В дальнейшем это может оказаться особенно полезным для устройств, где аккумуляторы работают в плотной компоновке и любое локальное нарушение внутри ячейки способно привести к серьезным последствиям. Он добавил, что теперь перед исследователями стоит задача найти оптимальный баланс между безопасностью аккумуляторов, оснащенных таким «предохранителем», и их энергетической мощностью, а также сохранить высокую эффективность при быстрой зарядке, где могут применяться большие токи и возрастает нагрузка на всю систему.

Таким образом, следующими этапами работы станут не только проверка надежности защитного слоя в разных режимах эксплуатации, но и оценка того, как он влияет на практические характеристики батареи — емкость, скорость зарядки, срок службы и устойчивость к перегреву. Именно сочетание высокой безопасности и хороших рабочих параметров определит, насколько быстро такие решения смогут перейти от лабораторных испытаний к широкому применению в реальных устройствах.

Недавнее исследование в области накопления энергии привлекло внимание специалистов благодаря своей практической значимости и научной новизне. Ученые продолжают активно искать решения, которые позволят повысить эффективность энергетических систем и сделать их более надежными в эксплуатации. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Journal of Energy Storage. Исследование проведено в тесном сотрудничестве с коммерческим партнером, что позволило приблизить научные разработки к реальным задачам отрасли, а также при поддержке Российского научного фонда, обеспечившего необходимую научную и организационную основу для проекта. Такой формат взаимодействия науки и бизнеса способствует более быстрому внедрению перспективных технологий и расширяет возможности их практического применения. Кроме того, подобные проекты помогают укреплять связь между фундаментальными исследованиями и промышленными потребностями, что особенно важно для развития современных энергетических решений.

Источник и фото - ria.ru