Kalifornijas universitāte izgatavo jaunu akumulatora diafragmu, lai izvairītos no akumulatora pārkaršanas sprādzieniem, izmantojot oglekļa nanocauruļu tīklus

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

Kalifornijas Universitātes Sandjego nanoinženieris ir izstrādājis drošu funkciju, kas neļauj litija metāla akumulatoriem ātri uzkarst un palaist īssavienojumu. Liu Pings, nanoinženierijas profesors no Kalifornijas, Sandjego, publicēja rakstu žurnālā "Advanced Materials", kas publicēts žurnālā "Advanced Materials", un detalizēti iepazīstināja ar viņu darbu. Litija metāla akumulatoriem ir liels veiktspējas potenciāls, taču pašreizējā formā tās var viegli sabojāt.

Tas ir saistīts ar adatas struktūras augšanu, ko sauc par dendritisko kristālu, pēc akumulatora uzlādes uz anoda veidojas dendrimatūra, un separatoru var caurdurt, un separators veidojas starp anodu un katodu. Barjera, palēninot enerģijas un siltuma plūsmu. Kad šis šķērslis tiek iznīcināts un elektroni var plūst brīvāk, tie ražo vairāk kaloriju, un lietas būs nekontrolējamas, izraisot akumulatora pārkaršanu, atteici, aizdegšanos vai pat sprādzienu.

Zinātnieki cenšas atrisināt šīs problēmas litija metāla baterijās dažādos veidos, kur ultraskaņas vai speciālie aizsargslāņi izmanto ultraskaņu vai īpašus aizsargslāņus, kas ir tikai dažas iespējas. Komanda ir iztīrījusi akumulatora daļu, ko sauc par diafragmu. Diafragma ir barjera starp pozitīvo elektrodu un negatīvo elektrodu, lai, kad akumulators ir īss, akumulatorā uzkrātā enerģija (tas ir, siltums) plūst lēni.

Pirmais darba autors sastinga: "Mēs necenšamies novērst akumulatora atteici. Mēs tikai padarām akumulatoru drošāku, tāpēc, kad tas neizdodas, akumulators neaizdegsies vai neuzsprāgs. Litija metāla akumulatori Pēc atkārtotas uzlādes anodā parādīsies anods.

Laika gaitā dendrīta augšana ir pietiekami ilga, iekļūstot diafragmā, paceļot tiltu starp anodu un katodu, izraisot iekšējos īssavienojumus. Kad tas notiek, elektronu plūsma starp diviem elektrodiem tiek zaudēta, izraisot akumulatora pārkaršanu un pārtraukšanu. Pētnieku komanda Kalifornijas universitātē Sandjego būtībā ir atvieglota.

Viena puse aptver plānu kārtu, daļēji elektriski vadošu oglekļa nanocauruļu tīklu, kas var pārtvert jebkuru dendrītu veidošanos. Kad dendrīts ielīmē diafragmu un saskaras ar oglekļa nanocaurules tīklu, elektroniskajai ierīcei ir kanāls, kas var lēnām izlādēties, nevis tieši uz katodu. Gonzalez salīdzinās jauno akumulatora separatoru ar drenāžas ceļu uz dambja.

Viņš teica: "Kad aizsprosts sāks buferizēt, jūs atvērsiet noplūdi, ļaujiet nedaudz ūdens izplūst kontrolētā veidā. Tādā veidā, kad dambis patiešām ir decis, nav daudz ūdens, kas var izraisīt plūdus. Šī ir mūsu separatora ideja, kas ievērojami samazina uzlādes izlādes ātrumu, novēršot elektronisku "plūdu" uz katodu.

Kad dendrītu pārtver separatora vadošais slānis, akumulators sāks izlādēties, tāpēc, kad akumulators ir īss, nav pietiekami daudz enerģijas, lai tas būtu bīstams. "Cits akumulatoru izpētes darbs ir koncentrēts uz dendrītu iespiešanās bloķēšanu ar pietiekami spēcīgu materiālu. Bet Gonzalez teica, ka šīs pieejas problēma ir tā, ka tā ir tikai pagarināti neizbēgami rezultāti.

Šiem separatoriem joprojām ir jābūt labi, ļaujot joniem iziet cauri, lai akumulators darbotos. Tāpēc, beidzot koku palaižot garām, īssavienojums pasliktināsies. Pārbaudē jaunajā separatorā uzstādītajam litija metāla akumulatoram ir pazīmes, kas 20 līdz 30 ciklos pakāpeniski sabojājas.

Tajā pašā laikā akumulators un parasts (un nedaudz biezs) separators pēkšņi piedzīvo kļūmes vienā ciklā. "Reālā gadījumā jūs nesaņemsit nekādu iepriekšēju brīdinājumu par to, ka akumulators drīz sabojāsies. Iepriekšējā sekunde var būt ok, nākamajā sekundē tā aizdegsies vai pilnībā īssavienojums.

Tas ir neparedzami, "sacīja Gonsaless. "Bet ar mūsu separatoru jūs tiksiet brīdināts jau iepriekš, pasliktināsies, pasliktināsies, pasliktināsies, kļūst arvien vairāk un vairāk,. "Lai gan šī pētījuma uzmanības centrā ir litija metāla baterijas, pētnieki saka, ka šo separatoru var izmantot arī litija jonos un citās akumulatoru ķīmiskajās reakcijās.

Pētnieku grupa būs apņēmusies optimizēt separatora komerciālo izmantošanu. Kalifornijas Universitāte Sandjego ir pieteikusies uz pagaidu patentu šim pētījumam.