L&39;Università della California realizza un nuovo diaframma per batterie per evitare esplosioni dovute al surriscaldamento delle batterie utilizzando reti di nanotubi di carbonio

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Un nanoingegnere dell&39;Università della California di San Diego ha sviluppato una funzione di sicurezza che impedisce alle batterie al litio metallico di riscaldarsi rapidamente e di accendersi quando vanno in cortocircuito. Liu Ping, professore di nanoingegneria della California, San Diego, ha pubblicato un articolo sulla rivista "Advanced Materials", presentando in dettaglio il suo lavoro. Le batterie al litio metallico hanno un grande potenziale in termini di prestazioni, ma nella forma attuale sono soggette a guasti.

Ciò è dovuto alla crescita della struttura ad ago chiamata cristallo dendritico; il dendrimaturo si forma sull&39;anodo dopo che la batteria è carica, e il separatore può essere perforato, formandosi tra l&39;anodo e il catodo. Barriera, rallentamento del flusso di energia e calore. Quando questo ostacolo viene distrutto e gli elettroni possono fluire più liberamente, producono più calorie e la situazione diventa incontrollabile, causando il surriscaldamento della batteria, guasti, incendi e persino esplosioni.

Gli scienziati stanno cercando di risolvere questi problemi nelle batterie al litio metallico in vari modi, tra cui gli ultrasuoni o strati protettivi speciali, che rappresentano solo alcune possibilità. Il team ha ripulito la parte della batteria chiamata diaframma. Il diaframma è una barriera tra l&39;elettrodo positivo e quello negativo, in modo che quando la batteria è in cortocircuito, l&39;energia accumulata nella batteria (cioè il calore) fluisca lentamente.

Il primo autore della tesi è rimasto sbalordito: "Non cerchiamo di prevenire i guasti delle batterie. Vogliamo solo rendere la batteria più sicura, così che quando si guasta non prenda fuoco né esploda. Batterie al litio metallico Dopo ripetute ricariche, l&39;anodo apparirà nell&39;anodo.

Con il passare del tempo, la crescita dendritica diventa sufficientemente lunga da penetrare il diaframma, creando un ponte tra l&39;anodo e il catodo e causando cortocircuiti interni. Quando ciò accade, il flusso di elettroni tra i due elettrodi perde il controllo, causando il surriscaldamento della batteria e la sua conseguente cessazione di funzionare. Il team di ricerca dell&39;Università della California di San Diego è sostanzialmente sollevato.

Un lato ricopre uno strato sottile, una rete di nanotubi di carbonio parzialmente conduttiva, in grado di intercettare qualsiasi formazione di dendriti. Quando un dendritico attraversa il diaframma e colpisce la rete di nanotubi di carbonio, l&39;elettronica crea un canale che può scaricarsi lentamente, non direttamente sul catodo. Gonzalez confronterà il nuovo separatore di batterie con il percorso di drenaggio della diga.

Ha affermato: "Quando la diga comincerà a essere tamponata, si aprirà la fuoriuscita e si lascerà che un po&39; d&39;acqua defluisca in modo controllabile. In questo modo, quando la diga è realmente chiusa, non c&39;è molta acqua che possa causare inondazioni. Questa è l&39;idea del nostro separatore, che riduce notevolmente la velocità di scarica della carica, impedendo l&39;"allagamento" elettronico al catodo.

Quando il dendritico viene intercettato dallo strato conduttivo del separatore, la batteria inizia a scaricarsi, quindi quando la batteria è scarica non c&39;è abbastanza energia per essere pericolosa. "Altri lavori di ricerca sulle batterie si concentrano sul blocco della penetrazione dei dendriti con un materiale sufficientemente resistente. Ma Gonzalez ha affermato che il problema di questo approccio è che produce solo risultati inevitabili.

Questi separatori hanno ancora bisogno di essere ben posizionati, consentendo il passaggio degli ioni affinché la batteria funzioni. Pertanto, quando l&39;albero verrà finalmente superato, il cortocircuito peggiorerà. Nel test, la batteria al litio metallico installata nel nuovo separatore mostra segni di progressivo cedimento dopo 20-30 cicli.

Allo stesso tempo, la batteria e un separatore normale (e leggermente spesso) subiscono improvvisamente guasti durante un ciclo. "In una scena reale, non si riceverà alcun preavviso circa l&39;imminente esaurimento della batteria. Il secondo precedente potrebbe andare bene, ma il secondo successivo prenderà fuoco o andrà in cortocircuito.

"Questo è imprevedibile", ha detto Gonzalez. "Ma con il nostro separatore, verrai avvisato in anticipo, peggiorando, peggiorando, peggiorando, diventando sempre di più,. "Sebbene l&39;attenzione di questo studio sia rivolta alle batterie al litio metallico, i ricercatori affermano che questo separatore può essere utilizzato anche negli ioni di litio e in altre reazioni chimiche delle batterie.

Il team di ricerca sarà impegnato a ottimizzare l&39;uso commerciale del separatore. La California University di San Diego ha richiesto un brevetto temporaneo per lo studio.