Universidade da Califórnia cria novo diafragma de bateria para evitar explosões de superaquecimento da bateria usando redes de nanotubos de carbono

著者：Iflowpower – Lieferant von tragbaren Kraftwerken

O nanoengenheiro da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveu um recurso seguro que evita que baterias de lítio metálico aqueçam e disparem rapidamente quando sofrem curto-circuito. Liu Ping, professor de nanoengenharia da Califórnia, San Diego, publicou um artigo na revista "Advanced Materials", apresentando seu trabalho em detalhes. As baterias de lítio metálico têm grande potencial de desempenho, mas são fáceis de falhar na forma atual.

Isso ocorre devido ao crescimento da estrutura de agulha chamada cristal dendrítico, a dendritude é formada no ânodo após a bateria ser carregada, e o separador pode ser perfurado, e o separador é formado entre o ânodo e o cátodo. Barreira, retardando o fluxo de energia e calor. Quando esse obstáculo é destruído e os elétrons podem fluir mais livremente, eles produzem mais calorias e as coisas ficam fora de controle, causando superaquecimento, falha, incêndio e até explosão da bateria.

Os cientistas estão tentando resolver esses problemas em baterias de lítio metálico de diversas maneiras, sendo que camadas ultrassônicas ou de proteção especial são apenas algumas das possibilidades. A equipe limpou a parte da bateria chamada diafragma. O diafragma é uma barreira entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo, de modo que quando a bateria está em curto, a energia acumulada na bateria (ou seja, calor) flui mais lentamente.

O primeiro autor da tese surpreendeu: "Não tentamos evitar falhas na bateria. Nós apenas tornamos a bateria mais segura, então, quando ela falhar, ela não pegará fogo ou explodirá. Baterias de metal de lítio Após o carregamento repetido, o ânodo aparecerá no ânodo.

Com o tempo, o crescimento dendrítico se torna longo o suficiente, penetrando no diafragma, criando uma ponte entre o ânodo e o cátodo, causando curtos-circuitos internos. Quando isso acontece, o fluxo de elétrons entre os dois eletrodos perde o controle, fazendo com que a bateria superaqueça e pare de funcionar. A equipe de pesquisa da Universidade da Califórnia em San Diego está basicamente aliviada.

Um lado cobre uma camada fina, parcialmente eletricamente condutora, de uma rede de nanotubos de carbono que pode interceptar qualquer formação de dendritos. Quando uma pasta dendrítica atinge o diafragma e atinge a rede de nanotubos de carbono, o componente eletrônico tem um canal que pode descarregar lentamente, não diretamente no cátodo. Gonzalez comparará o novo separador de bateria com o caminho de drenagem na barragem.

Ele disse: "Quando a barragem começar a ficar obstruída, você abrirá o vazamento e deixará um pouco de água fluir de forma controlável. Dessa forma, quando a barragem estiver realmente destruída, não haverá muita água que possa causar enchentes. Essa é a ideia do nosso separador, que reduz bastante a velocidade de descarga de carga, evitando "inundação" eletrônica no cátodo.

Quando o dendrítico é interceptado pela camada condutora do separador, a bateria começa a descarregar, então, quando a bateria está em curto, não há energia suficiente para ser perigosa. "Outro trabalho de pesquisa sobre baterias se concentra em bloquear a penetração de dendritos com um material forte o suficiente. Mas Gonzalez disse que um problema com essa abordagem é que ela só prolonga os resultados inevitáveis.

Esses separadores ainda precisam de poço, permitindo a passagem dos íons para que a bateria funcione. Portanto, quando a árvore finalmente for ultrapassada, o curto-circuito ficará pior. No teste, a bateria de lítio metálico instalada no novo separador apresenta sinais de falha gradual em 20 a 30 ciclos.

Ao mesmo tempo, a bateria e um separador normal (e um pouco grosso) apresentam falhas repentinas em um ciclo. "Em um caso real, você não terá nenhum aviso prévio de que a bateria está prestes a falhar. O segundo anterior pode estar bom, mas pode pegar fogo ou causar um curto-circuito completo no segundo seguinte.

"Isso é imprevisível", disse Gonzalez. "Mas com o nosso separador, você será avisado com antecedência, piorando, piorando, piorando, ficando cada vez mais. "Embora o foco deste estudo sejam as baterias de lítio metálico, os pesquisadores dizem que este separador também pode ser usado em íons de lítio e outras reações químicas de baterias.

A equipe de pesquisa estará comprometida em otimizar o uso comercial do separador. A Universidade da Califórnia em San Diego solicitou uma patente temporária para o estudo.