Kalifornská univerzita vyrábí novou membránu baterie, aby se zabránilo explozím přehřátí baterie pomocí sítí z uhlíkových nanotrubiček

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Dobavljač prijenosnih elektrana

Nanoinženýr z Kalifornské univerzity v San Diegu vyvinul bezpečnou funkci, která zabraňuje rychlému zahřátí lithiových kovových baterií a jejich vystřelení, když dojde ke zkratu. Liu Ping, profesor nano-inženýrství z Kalifornie v San Diegu, publikoval článek v časopise „Advanced Materials“, publikovaný v časopise „Advanced Materials“, kde podrobně představil jejich práci. Lithiové kovové baterie mají velký potenciál ve výkonu, ale v současné podobě je snadné selhat.

To je způsobeno růstem struktury jehly nazývané dendritický krystal, dendrimatura se vytvoří na anodě po nabití baterie a separátor může být proražen a separátor se vytvoří mezi anodou a katodou. Bariéra, zpomalení toku energie a tepla. Když je tato překážka zničena a elektrony mohou volně proudit, produkují více kalorií a věci se vymknou kontrole, což způsobí přehřátí baterie, selhání, požár nebo dokonce výbuch.

Vědci se snaží vyřešit tyto problémy v lithiových kovových bateriích různými způsoby, kde ultrazvukové nebo speciální ochranné vrstvy využívají ultrazvuk nebo speciální ochranné vrstvy jsou jen málo možností. Tým vyčistil část baterie zvanou membrána. Membrána je bariérou mezi kladnou a zápornou elektrodou, takže když je baterie krátká, energie nahromaděná v baterii (tj. teplo) proudí zpomaleně.

První autor práce zarazil: „Nesnažíme se zabránit selhání baterie. Baterii pouze zajistíme, takže když selže, baterie se nevznítí ani nevybuchne. Lithium-kovové baterie Po opakovaném nabíjení se v anodě objeví anoda.

Postupem času je dendritický růst dostatečně dlouhý, proniká membránou, zvedá můstek mezi anodou a katodou a způsobuje vnitřní zkraty. Když k tomu dojde, tok elektronů mezi dvěma elektrodami ztratí kontrolu, což způsobí, že se baterie přehřeje a přestane fungovat. Výzkumnému týmu na Kalifornské univerzitě v San Diegu se v podstatě ulevilo.

Jedna strana pokrývá tenkou vrstvu, částečně elektricky vodivou síť uhlíkových nanotrubiček, která dokáže zachytit jakoukoli tvorbu dendritů. Když dendritická pasta na membránu narazí na síť uhlíkových nanotrubiček, elektronika má kanál, který se může pomalu vybíjet, nikoli přímo ke katodě. Gonzalez porovná nový separátor baterií s drenážní cestou na přehradě.

Řekl: "Až se přehrada začne vyrovnávat, otevřete únik a necháte trochu vody vytéct regulovatelným způsobem. Tímto způsobem, když je přehrada opravdu decissete, není mnoho vody, která může způsobit povodně. To je myšlenka našeho separátoru, který výrazně snižuje rychlost vybíjení nabíjení a zabraňuje elektronickému "zaplavení" katody.

Když je dendritický materiál zachycen vodivou vrstvou separátoru, baterie se začne vybíjet, takže když je baterie krátká, není dostatek energie, aby byla nebezpečná. „Další výzkumné práce na bateriích se soustředí na blokování pronikání dendritů dostatečně silným materiálem. Ale Gonzalez řekl, že problémem tohoto přístupu je, že jde pouze o rozšířené nevyhnutelné výsledky.

Tyto separátory stále potřebují dobře, aby umožnily průchod iontů, aby baterie fungovala. Proto, když strom konečně projede, zkrat se ještě zhorší. Při testu lithiová kovová baterie instalovaná v novém separátoru vykazuje známky postupného selhání ve 20 až 30 cyklech.

Současně dojde k náhlým poruchám baterie a normálního (a mírně tlustého) separátoru v jednom cyklu. „Ve scéně skutečného případu nebudete mít žádné předběžné varování, že baterie selže. Předchozí sekunda může být v pořádku, v příští sekundě se vznítí nebo úplně zkratuje.

To je nepředvídatelné, "řekl Gonzalez. "Ale s naším separátorem budete předem varováni, bude se to zhoršovat, zhoršovat, zhoršovat, stále více a více." "Přestože se tato studie zaměřuje na lithiové kovové baterie, vědci tvrdí, že tento separátor lze použít také při lithiových iontech a dalších chemických reakcích baterií.

Výzkumný tým se zaváže k optimalizaci komerčního využití separátoru. Kalifornská univerzita v San Diegu požádala o dočasný patent na studii.