אוניברסיטת קליפורניה מייצרת דיאפרגמת סוללה חדשה כדי למנוע התפוצצויות התחממות יתר של הסוללה על ידי שימוש ברשתות ננו-צינורות פחמן

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - អ្នកផ្គត់ផ្គង់ស្ថានីយ៍ថាមពលចល័ត

מהנדס הננו של אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו פיתח תכונה בטוחה שמונעת מתחמם וירי מהיר של סוללות מתכת ליתיום כשהן קצרות. ליו פינג, פרופסור להנדסת ננו מקליפורניה, סן דייגו, פרסם מאמר במגזין "Advanced Materials", שפורסם במגזין "Advanced Materials", והציג את עבודתם בפירוט. לסוללות מתכת ליתיום יש פוטנציאל גדול בביצועים, אבל קל להיכשל בצורה הנוכחית.

הדבר נובע מהצמיחה של מבנה המחט הנקרא גביש דנדריטי, הדנדרימטור נוצר על האנודה לאחר טעינת הסוללה, וניתן לנקב את המפריד, והמפריד נוצר בין האנודה לקתודה. מחסום, האטת אנרגיה וזרימת חום. כשהמכשול הזה נהרס והאלקטרונים יכולים לזרום בצורה חופשית יותר, הם מייצרים יותר קלוריות, והדברים יצאו מכלל שליטה, ויגרום להתחממות יתר של הסוללה, כשל, שריפה ואפילו פיצוץ.

מדענים מבקשים לפתור את הבעיות הללו בסוללות מתכת ליתיום במגוון דרכים, כאשר שכבות הגנה אולטרסאונד או מיוחדות משתמשות באולטרסאונד או בשכבות הגנה מיוחדות מלהיות רק כמה אפשרויות. הצוות פינה את החלק של הסוללה שנקרא דיאפרגמה. הסרעפת מהווה מחסום בין האלקטרודה החיובית לאלקטרודה השלילית, כך שכאשר המצבר קצר, האנרגיה המצטברת בסוללה (כלומר חום) זורמת לאט.

המחבר הראשון של התזה המום: "אנחנו לא מנסים למנוע כשל בסוללה. אנחנו רק הופכים את הסוללה לאבטחה יותר, כך שכאשר היא נכשלת, הסוללה לא תתלקח או תתפוצץ. סוללות מתכת ליתיום לאחר טעינה חוזרת ונשנית, האנודה תופיע באנודה.

עם הזמן, הגידול הדנדריטי ארוך מספיק, חודר לסרעפת, מעלה גשר בין האנודה לקתודה, גורם לקצרים פנימיים. כאשר זה קורה, זרימת האלקטרונים בין שתי האלקטרודות אובדת שליטה, מה שגורם לסוללה להתחמם ולהפסיק לפעול. צוות המחקר באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו הוא בעצם הקלה.

צד אחד מכסה שכבה דקה, רשת ננו-צינורות פחמן מוליכה חלקית חשמלית, שיכולה ליירט כל היווצרות של דנדריטים. כאשר הדבק דנדריטי את הסרעפת ופוגע ברשת ננו-צינור הפחמן, לאלקטרוני יש תעלה, שיכולה לפרוק לאט, לא ישירות לקתודה. גונזלס ישווה את מפריד הסוללות החדש לנתיב הניקוז על הסכר.

הוא אמר: "כשהסכר יתחיל להיות חוסם, אתה תפתח את הדליפה, תיתן קצת מים לזרום החוצה בצורה ניתנת לשליטה. בדרך זו, כשהסכר הוא באמת דסקיט, אין הרבה מים שיכולים לגרום לשיטפונות. זה הרעיון של המפריד שלנו, שמפחית מאוד את מהירות הפריקה של המטען, ומונע "הצפה" אלקטרונית לקתודה.

כאשר הדנדריטי מיירט על ידי השכבה המוליכה של המפריד, הסוללה תתחיל להתרוקן, כך שכאשר המצבר קצר, אין מספיק אנרגיה כדי להיות מסוכנת. "עבודות מחקר אחרות של סוללות מתרכזות בחסימת חדירת דנדריטים עם חומר חזק מספיק. אבל גונזלס אמר שהבעיה בגישה הזו היא שזה רק תוצאות בלתי נמנעות מורחבות.

מפרידים אלה עדיין זקוקים היטב, ומאפשרים ליונים לעבור כך שהסוללה תעבוד. לכן, כאשר העץ יעבור לבסוף, הקצר יחמיר. בבדיקה, סוללת מתכת הליתיום המותקנת במפריד החדש מציגה סימני כישלון הדרגתי תוך 20 עד 30 מחזורים.

יחד עם זאת, הסוללה ומפריד רגיל (ומעט עבה) חווים פתאום תקלות במחזור אחד. "במקרה אמיתי, לא תהיה לך שום אזהרה מוקדמת על כך שהסוללה עומדת להיכשל. השניה הקודמת עשויה להיות בסדר, היא תתלקח או תקצר לחלוטין בשנייה הבאה.

זה בלתי צפוי", אמר גונזלס. "אבל עם המפריד שלנו, תקבלו אזהרה מראש, מחמירים, מחמירים, מחמירים, הולכים ונעשים. "למרות שהמוקד של מחקר זה הוא סוללות מתכת ליתיום, חוקרים אומרים שניתן להשתמש במפריד זה גם ביוני ליתיום ובתגובות כימיות אחרות של הסוללה.

צוות המחקר יהיה מחויב לייעל את השימוש המסחרי במפריד. אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו הגישה בקשה לפטנט זמני עבור המחקר.