Lithium-ionbatterijen zitten overal in, van mobiele telefoons tot auto's. Echter, recente incidenten met branden of explosies van deze apparaten tonen aan dat er behoefte is aan veiligere batterijen. Een optie is om de ontvlambare vloeibare elektrolyt te vervangen door een vastestofelektrolyt (SSE). Maar sommige van de meest bestudeerde SSE's zijn zelf ontvlambaar, het oorspronkelijke veiligheidsprobleem ongeadresseerd laten. Onderzoekers rapporteren nu in ACS' Nano-letters dat ze een SSE hebben ontwikkeld die niet zal verbranden.

Traditionele lithium-ionbatterijen bestaan ​​uit een kathode en anode, gescheiden door een vloeibaar elektrolyt en een dun stuk poreus plastic. Als de batterij beschadigd is, bijvoorbeeld als het overladen is of als naaldachtige lithiumuitsteeksels groeien en de plastic afscheider doorboren, kan de elektrolyt vlam vatten. Wetenschappers hebben geëxperimenteerd met verschillende oplossingen, zoals het toevoegen van brandvertragers aan de elektrolyt, of het vervangen van de zachte en brandbare afscheider en elektrolyt door een SSE. Echter, state-of-the-art SSE's hebben hun eigen beperkingen, inclusief broosheid en zwaarte. Breekbaarheid kan worden verminderd door gebruik te maken van een polymeer SSE, maar lithiumnaalden kunnen nog steeds door deze zachte materialen breken. Polymeer/keramische composiet SSE's omzeilen dat probleem, maar de meeste van deze materialen zijn nog steeds ontvlambaar. Yi Cui en collega's wilden een veiliger alternatief ontwerpen.

Het team ontwikkelde een SSE bestaande uit een poreuze mechanische ondersteuning (een polyimidefilm), brandvertragend additief (decabroomdifenylethaan), en polymeerelektrolyt (polyethyleenoxide/lithiumbis[trifluormethaansulfonyl]imide). De onderzoekers zeggen dat dit de eerste ultralichte, op polymeer gebaseerde SSE is die brandveilig is. In feite, een batterij die ze van deze SSE maakten, bleef goed functioneren, zelfs als deze werd blootgesteld aan vlammen. In aanvulling, de nieuwe SSE kan een energiedichtheid en prestatie leveren die op zijn minst vergelijkbaar is met conventionele lithium-ionbatterijen.