California University lager ny batterimembran for å unngå batterioveropphetingseksplosjoner ved å bruke karbon nanorørnett

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Nanoingeniøren ved University of California San Diego har utviklet en sikker funksjon som forhindrer at litiummetallbatterier raskt varmes opp og avfyres når de kortsluttes. Liu Ping, en professor i nanoteknikk fra California, San Diego, publiserte en artikkel i magasinet "Advanced Materials", publisert i magasinet "Advanced Materials", introduserte arbeidet deres i detalj. Litiummetallbatterier har stort potensial i ytelse, men det er lett å mislykkes i dagens form.

Dette skyldes veksten av nålestrukturen som kalles dendrittiske krystallen, dendrimaturen dannes på anoden etter at batteriet er ladet, og separatoren kan gjennombores, og separatoren dannes mellom anoden og katoden. Barriere, bremser energi og varmestrøm. Når denne hindringen er ødelagt og elektroner kan strømme friere, produserer de flere kalorier, og ting vil være ute av kontroll, noe som forårsaker overoppheting av batteriet, feil, brann, til og med eksplosjon.

Forskere søker å løse disse problemene i litiummetallbatterier på en rekke måter, der ultralyd eller spesielle beskyttende lag bruker ultralyd eller spesielle beskyttende lag fra å være bare noen få muligheter. Teamet har fjernet den delen av batteriet som kalles membranen. Membranen er en barriere mellom den positive elektroden og den negative elektroden, slik at når batteriet er kort, strømmer energien som er akkumulert i batteriet (det vil si varme) Sakte ned.

Den første forfatteren av oppgaven overveldet: "Vi prøver ikke å forhindre batterisvikt. Vi gjør bare batteriet sikrere, så når det svikter, vil batteriet ikke ta fyr eller eksplodere. Litiummetallbatterier Etter gjentatt lading vil anoden vises i anoden.

Over tid er dendrittiske veksten lang nok, penetrerer membranen, hever en bro mellom anoden og katoden, og forårsaker interne kortslutninger. Når dette skjer, mister elektronstrømmen mellom de to elektrodene kontrollen, noe som fører til at batteriet blir overopphetet og slutter å fungere. Forskerteamet ved University of California San Diego er i utgangspunktet lettet.

Den ene siden dekker et tynt lag, delvis elektrisk ledende nanorørnettverk av karbon, som kan fange opp enhver dannelse av dendritter. Når en dendritisk lim membranen og treffer karbon nanorørnettet, har elektronikken en kanal, som sakte kan utlades, ikke direkte til katoden. Gonzalez vil sammenligne den nye batteriseparatoren med dreneringsbanen på demningen.

Han sa: "Når demningen begynner å bli bufret, vil du åpne utslippet, la litt vann strømme ut på en kontrollerbar måte. På denne måten, når demningen egentlig er en decissete, er det ikke mye vann som kan forårsake flom. Dette er ideen til separatoren vår, som i stor grad reduserer utladningshastigheten på ladningen, og forhindrer elektronisk "oversvømmelse" til katoden.

Når dendritikken blir fanget opp av det ledende laget av separatoren, vil batteriet begynne å utlades, så når batteriet er kort, er det ikke nok energi til å være farlig. "Annet batteriforskningsarbeid er konsentrert om å blokkere penetrasjon av dendritter med et sterkt nok materiale. Men Gonzalez sa at et problem med denne tilnærmingen er at det bare er utvidede uunngåelige resultater.

Disse separatorene trenger fortsatt godt, slik at ioner kan passere slik at batteriet fungerer. Derfor, når treet endelig passeres, vil kortslutningen bli verre. I testen viser litiummetallbatteriet installert i den nye separatoren tegn på gradvis svikt i løpet av 20 til 30 sykluser.

Samtidig opplever batteriet og en normal (og litt tykk) separator plutselig feil i én syklus. "I et virkelig tilfelle vil du ikke ha noen forhåndsvarsel om at batteriet er i ferd med å svikte. Det forrige sekundet kan være ok, det vil ta fyr eller helt kortslutte neste sekund.

Dette er uforutsigbart, sa Gonzalez. "Men med separatoren vår vil du bli advart på forhånd, bli verre, verre, verre, mer og mer. "Selv om fokuset for denne studien er litiummetallbatterier, sier forskere at denne separatoren også kan brukes i litiumioner og andre batterikjemiske reaksjoner.

Forskerteamet vil være forpliktet til å optimalisere den kommersielle bruken av separatoren. California University San Diego har søkt om et midlertidig patent for studien.