California University laver ny batterimembran for at undgå batterioverophedningseksplosioner ved at bruge kulstof nanorør-net

Tác giả ：Iflowpower – Добављач преносних електрана

Nanoingeniøren fra University of California San Diego har udviklet en sikker funktion, der forhindrer lithiummetalbatterier i at blive hurtigt opvarmet og affyret, når de kortsluttes. Liu Ping, en professor i nanoteknologi fra Californien, San Diego, udgav et papir i magasinet "Advanced Materials", udgivet i magasinet "Advanced Materials", og introducerede deres arbejde i detaljer. Lithiummetalbatterier har et stort potentiale i ydeevne, men det er let at fejle i den nuværende form.

Dette skyldes væksten af ​​nålestrukturen kaldet dendritiske krystal, dendrimaturen dannes på anoden, efter at batteriet er opladet, og separatoren kan gennembores, og separatoren dannes mellem anoden og katoden. Barriere, bremser energi og varmeflow. Når denne forhindring er ødelagt, og elektroner kan flyde mere frit, producerer de flere kalorier, og tingene vil være ude af kontrol, hvilket forårsager batteri overophedning, fejl, brand, endda eksplosion.

Forskere søger at løse disse problemer i lithiummetalbatterier på en række forskellige måder, hvor ultralyd eller specielle beskyttende lag bruger ultralyd eller specielle beskyttende lag fra kun at være nogle få muligheder. Holdet har ryddet den del af batteriet, der kaldes membranen. Membranen er en barriere mellem den positive elektrode og den negative elektrode, så når batteriet er kort, strømmer den ophobede energi i batteriet (det vil sige varme) Langsomt ned.

Afhandlingens første forfatter forbløffede: "Vi forsøger ikke at forhindre batterifejl. Vi gør bare batteriet mere sikkert, så når det svigter, vil batteriet ikke antænde eller eksplodere. Lithiummetalbatterier Efter gentagen opladning vil anoden dukke op i anoden.

Over tid er den dendritiske vækst lang nok, trænger ind i membranen, hæver en bro mellem anoden og katoden, hvilket forårsager interne kortslutninger. Når dette sker, mister elektronstrømmen mellem de to elektroder kontrollen, hvilket får batteriet til at blive overophedet og stoppe med at fungere. Forskerholdet i University of California San Diego er dybest set lettet.

Den ene side dækker et tyndt lag, delvist elektrisk ledende carbon nanorør-netværk, som kan opsnappe enhver dannelse af dendritter. Når en dendritisk indsæt mellemgulvet og rammer kulstofnanorørnettet, har elektronikken en kanal, som langsomt kan aflades, ikke direkte til katoden. Gonzalez vil sammenligne den nye batteriseparator med dræningsvejen på dæmningen.

Han sagde: "Når dæmningen begynder at blive bufferet, vil du åbne spildet, lade noget vand strømme ud på en kontrollerbar måde. På denne måde, når dæmningen virkelig er en decissete, er der ikke meget vand, der kan forårsage oversvømmelser. Dette er ideen med vores separator, som i høj grad reducerer udladningshastigheden af ​​ladningen og forhindrer elektronisk "oversvømmelse" til katoden.

Når dendritikken opfanges af separatorens ledende lag, vil batteriet begynde at aflade, så når batteriet er kort, er der ikke nok energi til at være farligt. "Andet batteriforskningsarbejde er koncentreret om at blokere indtrængning af dendritter med et stærkt nok materiale. Men Gonzalez sagde, at et problem med denne tilgang er, at det kun er udvidede uundgåelige resultater.

Disse separatorer har stadig brug for godt, så ioner kan passere, så batteriet fungerer. Når træet endelig passeres, vil kortslutningen derfor blive værre. I testen udviser lithiummetalbatteriet, der er installeret i den nye separator, tegn på gradvist at svigte i løbet af 20 til 30 cyklusser.

Samtidig oplever batteriet og en normal (og lidt tyk) separator pludselig fejl i én cyklus. "I et virkeligt tilfælde vil du ikke have nogen forhåndsadvarsel om, at batteriet er ved at svigte. Det forrige sekund kan være ok, det vil gå i brand eller helt kortslutte næste sekund.

Dette er uforudsigeligt," sagde Gonzalez. "Men med vores separator vil du blive advaret på forhånd, blive værre, blive værre, blive værre, blive mere og mere. "Selvom fokus for denne undersøgelse er lithiummetalbatterier, siger forskere, at denne separator også kan bruges i lithiumioner og andre batterikemiske reaktioner.

Forskerholdet vil være forpligtet til at optimere den kommercielle brug af separatoren. California University San Diego har ansøgt om et midlertidigt patent på undersøgelsen.