Litiumjonbatterier finns i allt från mobiltelefoner till bilar. Dock, senaste incidenter med bränder eller explosioner av dessa enheter visar att det finns ett behov av säkrare batterier. Ett alternativ är att ersätta den brandfarliga flytande elektrolyten med en solid-state elektrolyt (SSE). Men några av de mest studerade SSE:erna är själva brandfarliga, lämnar det ursprungliga säkerhetsproblemet oåtgärdat. Forskare rapporterar nu i ACS' Nanobokstäver att de har utvecklat en SSE som inte brinner upp.

Traditionella litiumjonbatterier består av en katod och en anod, separeras av en flytande elektrolyt och en tunn bit porös plast. Om batteriet är skadat, t.ex. om den är överladdad eller om nålliknande litiumutsprång växer och tränger igenom plastavskiljaren kan elektrolyten fatta eld. Forskare har experimenterat med en mängd olika lösningar, som att tillsätta brandskyddsmedel till elektrolyten, eller byta ut den mjuka och brandfarliga separatorn och elektrolyten med en SSE. Dock, toppmoderna SSE har sina egna begränsningar, inklusive sprödhet och tyngd. Bräcklighet kan minskas genom att använda en polymer SSE, men litiumnålar kan fortfarande bryta mot dessa mjuka material. Polymer/keramiska komposit-SSE:er kommer runt det problemet, men de flesta av dessa material är fortfarande brandfarliga. Yi Cui och kollegor ville designa ett säkrare alternativ.

Teamet utvecklade en SSE som består av ett poröst mekaniskt stöd (en polyimidfilm), brandskyddande tillsats (dekabromdifenyletan), och polymerelektrolyt (polyetylenoxid/litiumbis[trifluormetansulfonyl]imid). Forskarna säger att detta är den första ultralätta polymerbaserade SSE som är brandsäker. Faktiskt, ett batteri de tillverkade av denna SSE fortsatte att fungera bra även när det exponerades för lågor. Dessutom, den nya SSE kan ge en energitäthet och prestanda som åtminstone är jämförbar med konventionella litiumjonbatterier.