California University tillverkar nytt batterimembran för att undvika överhettningsexplosioner genom att använda kolnanorörsnät

Awdur: Iflowpower - Mofani oa Seteishene sa Motlakase se nkehang

Nanoingenjören vid University of California San Diego har utvecklat en säker funktion som förhindrar att litiummetallbatterier snabbt värms upp och avfyras när de kortsluts. Liu Ping, professor i nanoteknik från Kalifornien, San Diego, publicerade en artikel i tidningen "Advanced Materials", publicerad i tidningen "Advanced Materials", presenterade deras arbete i detalj. Litiummetallbatterier har stor potential i prestanda, men det är lätt att misslyckas i den nuvarande formen.

Detta beror på tillväxten av nålstrukturen som kallas dendritiska kristallen, dendrimaturen bildas på anoden efter att batteriet har laddats, och separatorn kan stickas hål och separatorn bildas mellan anoden och katoden. Barriär, bromsar energi och värmeflöde. När detta hinder förstörs och elektroner kan flöda mer fritt, producerar de fler kalorier, och saker kommer att vara utom kontroll, vilket orsakar batteri överhettning, fel, brand, till och med explosion.

Forskare försöker lösa dessa problem i litiummetallbatterier på en mängd olika sätt, där ultraljuds- eller speciella skyddsskikt använder ultraljud eller speciella skyddsskikt från att vara några få möjligheter. Teamet har rensat den del av batteriet som kallas diafragman. Membranet är en barriär mellan den positiva elektroden och den negativa elektroden, så att när batteriet är kort flyter energin som ackumuleras i batteriet (det vill säga värmen) Sakta ner.

Den första författaren till avhandlingen chockade: "Vi försöker inte förhindra batterifel. Vi gör bara batteriet säkrare, så när det går sönder kommer batteriet inte att fatta eld eller explodera. Litiummetallbatterier Efter upprepad laddning kommer anoden att synas i anoden.

Med tiden är dendritiska tillväxten tillräckligt lång, penetrerar membranet, reser en bro mellan anoden och katoden, vilket orsakar interna kortslutningar. När detta händer förlorar elektronflödet mellan de två elektroderna kontrollen, vilket gör att batteriet överhettas och slutar fungera. Forskargruppen vid University of California San Diego är i princip lättad.

Ena sidan täcker ett tunt lager, delvis elektriskt ledande kolnanorörsnätverk, som kan fånga upp all bildning av dendriter. När en dendritisk klistrar membranet och träffar kolnanorörsnätet har elektroniken en kanal som långsamt kan laddas ur, inte direkt till katoden. Gonzalez kommer att jämföra den nya batteriseparatorn med dräneringsbanan på dammen.

Han sa: "När dammen börjar buffras kommer du att öppna utsläppet, låta lite vatten rinna ut på ett kontrollerbart sätt. På så sätt, när dammen verkligen är en decissete, finns det inte mycket vatten som kan orsaka översvämningar. Detta är idén med vår separator, som kraftigt minskar laddningshastigheten, vilket förhindrar elektronisk "översvämning" till katoden.

När dendritiken fångas upp av separatorns ledande skikt kommer batteriet att börja ladda ur, så när batteriet är kort finns det inte tillräckligt med energi för att vara farligt. "Annan batteriforskning är koncentrerad till att blockera penetrationen av dendriter med tillräckligt starkt material. Men Gonzalez sa att ett problem med detta tillvägagångssätt är att det bara är utökade oundvikliga resultat.

Dessa separatorer behöver fortfarande bra, så att joner kan passera så att batteriet fungerar. Därför kommer kortslutningen att förvärras när trädet äntligen passeras. I testet uppvisar litiummetallbatteriet som installerats i den nya separatorn tecken på att gradvis misslyckas efter 20 till 30 cykler.

Samtidigt upplever batteriet och en normal (och något tjock) separator plötsligt fel i en cykel. "I en verklig scen kommer du inte att ha någon förvarning om att batteriet är på väg att misslyckas. Föregående sekund kan vara ok, den kommer att fatta eld eller helt kortsluta nästa sekund.

Det här är oförutsägbart, sa Gonzalez. "Men med vår separator kommer du att bli varnad i förväg, bli sämre, värre, värre, mer och mer. "Även om fokus för denna studie är litiummetallbatterier, säger forskare att denna separator också kan användas i litiumjoner och andra batterikemiska reaktioner.

Forskargruppen kommer att vara engagerad i att optimera den kommersiella användningen av separatorn. California University San Diego har ansökt om ett tillfälligt patent för studien.