Kalifornijsko sveučilište izrađuje novu baterijsku dijafragmu kako bi se izbjegle eksplozije zbog pregrijavanja baterije pomoću mreža ugljikovih nanocijevi

Awdur: Iflowpower - Leverantör av bärbar kraftverk

Nano-inženjer sa kalifornijskog sveučilišta San Diego razvio je sigurnosnu značajku koja sprječava brzo zagrijavanje i paljenje litij-metalnih baterija kada su u kratkom spoju. Liu Ping, profesor nano-inženjerstva iz Kalifornije, San Diego, objavio je rad u časopisu "Advanced Materials", objavljen u časopisu "Advanced Materials", detaljno je predstavio njihov rad. Litij metalne baterije imaju veliki potencijal u radu, ali lako se pokvariti u sadašnjem obliku.

To je zbog rasta igličaste strukture koja se naziva dendritički kristal, dendrimatura se formira na anodi nakon što se baterija napuni, a separator se može probušiti, a separator se formira između anode i katode. Barijera, usporava protok energije i topline. Kada se ta prepreka uništi i elektroni mogu slobodnije teći, oni proizvode više kalorija i stvari će izmaći kontroli, uzrokujući pregrijavanje baterije, kvar, požar, čak i eksploziju.

Znanstvenici nastoje riješiti te probleme u litijevim metalnim baterijama na razne načine, pri čemu ultrazvučni ili posebni zaštitni slojevi koriste ultrazvuk ili posebne zaštitne slojeve koji su samo nekoliko mogućnosti. Tim je očistio dio baterije koji se zove dijafragma. Dijafragma je barijera između pozitivne i negativne elektrode, tako da kada je baterija kratka, energija akumulirana u bateriji (tj. toplina) teče Usporeno.

Prvi autor diplomskog rada zaprepastio se: „Mi ne pokušavamo spriječiti kvar baterije. Mi samo činimo bateriju sigurnijom, tako da kada se pokvari, baterija se neće zapaliti ili eksplodirati. Litij metalne baterije Nakon opetovanog punjenja, anoda će se pojaviti u anodi.

Tijekom vremena, dendritski rast je dovoljno dug, prodire kroz dijafragmu, podiže most između anode i katode, uzrokujući unutarnje kratke spojeve. Kada se to dogodi, protok elektrona između dviju elektroda gubi kontrolu, uzrokujući da se baterija pregrije i prestane raditi. Istraživački tim na kalifornijskom sveučilištu San Diego u osnovi je ublažen.

Jedna strana pokriva tanki sloj, djelomično električki vodljive mreže ugljikovih nanocijevi, koja može presresti bilo kakvu formaciju dendrita. Kada dendritska pasta dijafragme i udari u mrežu ugljikovih nanocijevi, elektronika ima kanal koji se može polako prazniti, a ne izravno na katodu. Gonzalez će usporediti novi separator baterija s odvodnim putem na brani.

Rekao je: "Kada se brana počne graditi, otvorit ćete izljev, pustiti da malo vode iscuri na kontroliran način. Na taj način, kada je brana stvarno deciseta, nema puno vode koja može izazvati poplave. Ovo je ideja našeg separatora, koji uvelike smanjuje brzinu pražnjenja naboja, sprječavajući elektronsko "preplavljivanje" katode.

Kada je dendrit presretnut vodljivim slojem separatora, baterija će se početi prazniti, pa kada je baterija kratka, nema dovoljno energije da bude opasno. "Drugi rad na istraživanju baterija koncentriran je na blokiranje prodiranja dendrita dovoljno čvrstim materijalom. Ali Gonzalez je rekao da je problem s ovim pristupom to što su to samo produljeni neizbježni rezultati.

Ovi separatori i dalje trebaju dobro, dopuštajući ionima da prođu tako da baterija radi. Stoga, kada se drvo konačno prođe, kratki spoj će se pogoršati. U testu, litij metalna baterija ugrađena u novi separator pokazuje znakove postupnog kvara u 20 do 30 ciklusa.

U isto vrijeme, baterija i normalni (i malo debeli) separator iznenada se pokvare u jednom ciklusu. "U stvarnoj sceni nećete imati nikakvo prethodno upozorenje da će baterija uskoro pokvariti. Prethodna sekunda može biti u redu, sljedeće sekunde će se zapaliti ili doći do potpunog kratkog spoja.

Ovo je nepredvidivo", rekao je Gonzalez. "Ali s našim separatorom, bit ćete upozoreni unaprijed, sve gore, sve gore, sve gore, sve više i više,. "Iako su fokus ove studije litijeve metalne baterije, istraživači kažu da se ovaj separator također može koristiti u litij ionima i drugim kemijskim reakcijama baterija.

Istraživački tim će biti predan optimizaciji komercijalne upotrebe separatora. Kalifornijsko sveučilište San Diego podnijelo je zahtjev za privremeni patent za studiju.