圣彼得堡国立大学“Start-up”竞赛：圣大学生提出了防止锂离子电池短路的方法

今天，我们每天使用的锂离子电池最大的缺点之一就是存在短路的风险，并因此引发火灾。 1991年至2019年间，美国机场记录了265起该类事件，在过去两年中，特斯拉电动汽车因为电池短路原因发生了20起爆炸事件。

由于电池中的电压下降或在正负极之间对其施加机械冲击，会导致击穿。电荷不再通过外部电路传输，而是保留在电池内部。大电流在其中流通，电池变热。位于击穿部位的隔离器熔化，从而增大了尺寸，导致短路，设备因此被点燃，遭致破坏。如果发生爆炸，比如汽车内的装置，轻则造成经济损失，重则可能危及生命。

如今有几种方法可以解决此类问题。经常会在电池上安装一个感应温度升高的开关，它将预防电池过热。但是该系统可能无法及时发现问题。在这种情况下，不会发生着火事件，而且设备可以幸免于难，但是电池却无法保存下来。此外，开关显著增大了最终产品的大小。防止短路的另一种方法是将热敏电阻层施加到负极上，但这个过程需要生产和专用设备的重组，而且要花很高的成本。除此之外，该技术难以适应生产各种类型和尺寸的电池。

我们的想法是使用特殊的负极块来防止短路。我们选择的组成包含三个元素：一种导电助剂金属或碳黑，一种活性物质和一种聚合物粘合剂。

团队队长，“物理学”方向硕士研究生安娜·尼基藤科

“在电池加热过程中，由于我们负极的独特组成，电阻会增加。这导致电流不再在电池内部流动，而是通过外部电路传输。温度不再升高，电池恢复到其正常的工作模式。”团队队长，“物理学”方向硕士生安娜·基尼藤科说道。

该方法具有几个优点：企业实施它不需要重组生产链，因此不需要投入大量资金；此外，新的负极量将置于设备的每个电池中，例如，当仅将开关连接到其中一个电池时，如果电池的加热没有从设备开始，那么此时故障信号将延迟到达；而且，由于负极的组件不贵，电池的成本将比其他使用防火技术的电池的成本至少低10％；该项目的另一个优点是负极的变化不会影响原始产品尺寸的大小，这将更容易规模化生产。

他们计划与手机、家用电器和汽车的电池制造商以及大型工业的电池制造商（例如潜艇或电动汽车制造商）合作，为企业提供成品或开发许可证明。学生们已经开始与一些公司进行谈判。

圣彼得堡国立大学“Start-up”竞赛已经举办五届。提出科学性最强的和最具商业前景的商业模式的团队将从圣彼得堡国立大学基金会获得奖金。第一名将获得30万卢布，第二名— 20万卢布，第三名— 10万卢布。除此之外，获得前两名的团队可以与圣彼得堡国立大学合作创建小型创新企业。企业发展资助金分别为100万卢布和70万卢布。有关“圣彼得堡国立大学Start-up—2020”竞赛的详细信息，可以在圣彼得堡国立大学基金会网站上进行查询。

目前，参与者们在确定负极所包含的物质，从而可以最有效地防止电池过热。在项目的最终答辩中，发明人将分享他们的研究成果。

该团队共由五人组成：伊利亚·秋奇科（基础信息学学和信息技术学）选择负极的组成，安娜·波利索娃（化学）负责材料的合成，伊戈尔·法拉列夫（材料化学，物理和力学）执行工程任务，尼基塔·库列硕夫（经济学）处理创业的经济事务，安娜·基尼藤科（物理学）测试电池并协调小组工作。项目学术负责人——电化学教研室研究员叶甫根尼·别列茨基。