Ett flexibelt litiumjonbatteri designat av ett team av forskare från Johns Hopkins Applied Physics Laboratory och byggt för att fungera under extrema förhållanden – inklusive skärning, nedsänkning, och simulerad ballistisk påverkan – kan nu lägga till obrännbart till sin meritförteckning.

Nuvarande Li-ion-batterier är känsliga för katastrofala brand- och explosionsincidenter - varav de flesta anländer utan någon märkbar varning - eftersom de är byggda av brandfarliga och brännbara material. Samsung Galaxy Note7-telefoner förbjöds från flygbolagen på grund av denna fara, och marinens förbud mot e-cigaretter på fartyg och ubåtar är ett direkt svar på behovet av att minska brännbarheten hos sådana anordningar.

Med dessa batterier framträder som det valda energilagringsfordonet för bärbar elektronik, elektriska fordon, och nätlagring, dessa säkerhetsframsteg markerar ett betydande steg framåt i att förändra hur Li-ion-batterier tillverkas och används i elektroniska enheter.

I forskning publicerad nyligen i tidskriften Kemisk kommunikation , laget, leds av Konstantinos Gerasopoulos från APL:s forsknings- och utforskande utvecklingsavdelning, beskriver sin senaste upptäckt:en ny klass av "vatten-i-salt" och "vatten-i-bisalt"-elektrolyter – kallade WiS och WiBS, respektive — att, när de ingår i en polymermatris, minskar vattenaktiviteten och höjer batteriets energikapacitet och livscykel samtidigt som det befrias från det brandfarliga, toxisk, och mycket reaktiva lösningsmedel som finns i nuvarande Li-ion-batterier. Det är ett kassaskåp, kraftfullt alternativ, säger forskarna.

"Li-ion-batterier är redan en ständig närvaro i våra dagliga liv, från våra telefoner till våra bilar, och att fortsätta att förbättra deras säkerhet är avgörande för att ytterligare utveckla energilagringsteknik, sade Gerasopoulos, senior forskare och huvudforskare vid APL. "Li-ion-batteriets formfaktorer har inte förändrats mycket sedan deras kommersialisering i början av 1990-talet; vi använder fortfarande samma cylindriska eller prismatiska celltyper. Den flytande elektrolyten och den erforderliga hermetiska förpackningen har mycket att göra med det.

"Vårt teams ansträngningar har generellt varit fokuserade på att ersätta den brandfarliga vätskan med en polymer som förbättrar säkerheten och formfaktorn. Vi är exalterade över var vi är idag. Vårt senaste dokument visar förbättrad användbarhet och prestanda för vattenbaserade flexibla polymer Li-ion-batterier som kan byggas och drivas utomhus."

Dessutom, skadetoleransen som ursprungligen visades med teamets flexibla batteri 2017 förbättras ytterligare i denna nya metod för att skapa Li-ion-batterier.

"Den första generationen av flexibla batterier var inte lika dimensionsstabila som de vi tillverkar idag, " sa Gerasopoulos.

Med detta senaste riktmärke nått, forskarna fortsätter att arbeta med ytterligare framsteg inom denna teknik.

"Vårt team förbättrar kontinuerligt säkerheten och prestandan för flexibla Li-ion-batterier, " sa Jeff Maranchi, programområdeschefen för materialvetenskap på APL. "Vi har redan uppnått ytterligare upptäckter som bygger på detta senast rapporterade arbete som vi är mycket glada över. Vi hoppas kunna övergå denna nya forskning till prototypframställning inom året."