Kalifornská univerzita vyrába novú membránu batérie, aby sa vyhla výbuchom prehriatia batérie pomocou sietí z uhlíkových nanorúrok

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - អ្នកផ្គត់ផ្គង់ស្ថានីយ៍ថាមពលចល័ត

Nano-inžinier z Kalifornskej univerzity v San Diegu vyvinul bezpečnú funkciu, ktorá zabraňuje rýchlemu zahriatiu lítiových kovových batérií a ich vypáleniu, keď dôjde k ich skratu. Liu Ping, profesor nano-inžinierstva z Kalifornie v San Diegu, publikoval článok v časopise „Advanced Materials“, publikovaný v časopise „Advanced Materials“, kde podrobne predstavil ich prácu. Lítiové kovové batérie majú veľký potenciál vo výkone, no v súčasnej podobe je ľahké zlyhať.

Je to spôsobené rastom ihlovej štruktúry nazývanej dendritický kryštál, dendrimatúra sa vytvára na anóde po nabití batérie a separátor môže byť prepichnutý a separátor je vytvorený medzi anódou a katódou. Bariéra, spomalenie toku energie a tepla. Keď je táto prekážka zničená a elektróny môžu voľnejšie prúdiť, produkujú viac kalórií a veci sa vymknú kontrole, čo spôsobí prehriatie batérie, poruchu, požiar alebo dokonca výbuch.

Vedci sa snažia vyriešiť tieto problémy v lítiových kovových batériách rôznymi spôsobmi, kde ultrazvukové alebo špeciálne ochranné vrstvy využívajú ultrazvuk alebo špeciálne ochranné vrstvy sú len niekoľkými možnosťami. Tím vyčistil časť batérie nazývanú membrána. Membrána je bariéra medzi kladnou elektródou a zápornou elektródou, takže keď je batéria krátka, energia nahromadená v batérii (t. j. teplo) prúdi spomalene.

Prvý autor práce zarazil: „Nesnažíme sa zabrániť zlyhaniu batérie. Len robíme batériu bezpečnejšou, takže keď zlyhá, batéria sa nevznieti ani nevybuchne. Lítiové kovové batérie Po opakovanom nabíjaní sa v anóde objaví anóda.

Postupom času je dendritický rast dostatočne dlhý, preniká cez membránu, zdvihne most medzi anódou a katódou, čo spôsobuje vnútorné skraty. Keď sa to stane, tok elektrónov medzi dvoma elektródami stratí kontrolu, čo spôsobí prehriatie batérie a prestane fungovať. Výskumný tím na Kalifornskej univerzite v San Diegu je v podstate odľahčený.

Jedna strana pokrýva tenkú vrstvu, čiastočne elektricky vodivú sieť uhlíkových nanorúrok, ktorá dokáže zachytiť akúkoľvek tvorbu dendritov. Keď dendritická pasta narazí na membránu a narazí na sieť uhlíkových nanorúrok, elektronika má kanál, ktorý sa môže pomaly vybíjať, nie priamo ku katóde. Gonzalez porovná nový separátor batérií s drenážnou cestou na priehrade.

Povedal: „Keď sa priehrada začne vyrovnávať, otvoríte únik a necháte trochu vody vytiecť kontrolovaným spôsobom. Týmto spôsobom, keď je priehrada skutočne decisete, nie je veľa vody, ktorá môže spôsobiť povodne. To je myšlienka nášho separátora, ktorý výrazne znižuje rýchlosť nabíjania a zabraňuje elektronickému "zaplaveniu" katódy.

Keď je dendritický materiál zachytený vodivou vrstvou separátora, batéria sa začne vybíjať, takže keď je batéria krátka, nie je dostatok energie na to, aby bola nebezpečná. „Ďalšie práce na výskume batérií sa sústreďujú na blokovanie prieniku dendritov dostatočne silným materiálom. Gonzalez však povedal, že problémom tohto prístupu je, že ide len o rozšírené nevyhnutné výsledky.

Tieto separátory stále potrebujú dobre, umožňujúce iónom prejsť, aby batéria fungovala. Preto, keď sa strom konečne prejde, skrat sa zhorší. V teste lítiová kovová batéria nainštalovaná v novom separátore vykazuje známky postupného zlyhávania v 20 až 30 cykloch.

Batéria a normálny (a mierne hrubý) separátor naraz narazia na poruchu v jednom cykle. „V scéne skutočného prípadu nebudete mať žiadne predbežné varovanie, že batéria čoskoro zlyhá. Predchádzajúca sekunda môže byť v poriadku, v ďalšej sekunde sa vznieti alebo úplne skratuje.

Toto je nepredvídateľné, “povedal Gonzalez. „Ale s naším separátorom budete vopred varovaní, že sa to bude zhoršovať, zhoršovať, zhoršovať, stále viac a viac. „Hoci sa táto štúdia zameriava na lítiové kovové batérie, výskumníci tvrdia, že tento separátor možno použiť aj pri lítiových iónoch a iných chemických reakciách batérií.

Výskumný tím sa zaviaže optimalizovať komerčné využitie separátora. Kalifornská univerzita v San Diegu požiadala o dočasný patent na štúdiu.