Kaliforniya Üniversitesi, karbon nanotüp ağları kullanarak pillerin aşırı ısınmasından kaynaklanan patlamaları önlemek için yeni bir pil diyaframı üretti

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

Kaliforniya San Diego Üniversitesi&39;nden nano mühendis, lityum metal pillerin kısa devre olduğunda hızla ısınıp yanmasını önleyen güvenli bir özellik geliştirdi. Kaliforniya San Diego&39;dan nano-mühendislik profesörü Liu Ping, "Advanced Materials" dergisinde yayımlanan bir makalede, çalışmalarını ayrıntılı olarak tanıttı. Lityum metal piller performans açısından büyük potansiyele sahipler ancak mevcut halleriyle arızalanmaları çok kolay.

Bu, dendritik kristal adı verilen iğne yapısının büyümesinden kaynaklanır, pil şarj edildikten sonra anotta dendrimature oluşur ve ayırıcı delinerek anot ile katot arasında ayırıcı oluşur. Engel, enerji ve ısı akışını yavaşlatır. Bu engel ortadan kalktığında ve elektronlar daha serbestçe akabildiğinde, daha fazla kalori üretilir ve işler kontrolden çıkar; bu da pilin aşırı ısınmasına, bozulmasına, yangına ve hatta patlamaya neden olur.

Bilim insanları, lityum metal pillerdeki bu sorunları, ultrasonik veya özel koruyucu katmanların kullanıldığı çeşitli yollarla çözmeye çalışmaktadırlar; bunlar arasında sadece birkaç olasılık bulunmaktadır. Ekip, bataryanın diyafram adı verilen bölümünü temizledi. Diyafram, pozitif elektrot ile negatif elektrot arasında bir bariyerdir, böylece pil kısa devre olduğunda pilde biriken enerji (yani ısı) yavaşlar.

Tezin birinci yazarı şaşkınlığını dile getirdi: "Biz pil arızasını önlemeye çalışmıyoruz. Biz sadece aküyü daha güvenli hale getiriyoruz, böylece akü bozulduğunda alev almıyor veya patlamıyor. Lityum metal piller tekrarlanan şarjlar sonucunda anotta anot belirecektir.

Zamanla dendritik büyüme yeteri kadar uzar, diyaframı delerek anot ve katot arasında bir köprü oluşturur ve iç kısa devrelere neden olur. Bu durumda iki elektrot arasındaki elektron akışı kontrolden çıkar ve pil aşırı ısınarak çalışmaz hale gelir. Kaliforniya San Diego Üniversitesi&39;ndeki araştırma ekibi temelde rahatlamış durumda.

Bir tarafı, dendritlerin oluşumunu engelleyebilecek, kısmen elektriksel olarak iletken, ince bir karbon nanotüp ağı tabakasıyla kaplıdır. Bir dendritik diyaframı yapıştırıp karbon nanotüp ağına çarptığında, elektronikte doğrudan katoda değil, yavaşça deşarj olabilen bir kanal oluşur. Gonzalez, yeni pil ayırıcısını barajdaki drenaj yoluna benzetecek.

"Barajda tampon oluşmaya başlayınca, deliği açacaksınız, suyun kontrol edilebilir bir şekilde dışarı akmasını sağlayacaksınız" dedi. Bu şekilde baraj gerçekten çöktüğünde, taşkınlara sebep olabilecek fazla su kalmıyor. Bu, katoda elektronik "taşkın" oluşmasını önleyerek şarjın deşarj hızını büyük ölçüde azaltan ayırıcımızın fikridir.

Dendritik, ayırıcının iletken tabakası tarafından kesildiğinde, pil deşarj olmaya başlayacaktır, dolayısıyla pil kısa olduğunda tehlikeli olabilecek kadar enerji olmayacaktır. "Diğer pil araştırma çalışmaları, dendritlerin nüfuzunu yeterince güçlü bir malzemeyle engellemeye yoğunlaşmıştır. Ancak Gonzalez, bu yaklaşımın sorunlu tarafının kaçınılmaz sonuçların uzatılması olduğunu söyledi.

Bu ayırıcıların hala iyi bir şekilde temizlenmesi ve iyonların geçmesine izin verilmesi gerekiyor, böylece pil çalışıyor. Dolayısıyla ağaç nihayet geçildiğinde kısa devre daha da kötüleşecektir. Yapılan testte, yeni separatöre yerleştirilen lityum metal pilin 20 ila 30 çevrimde kademeli olarak bozulma belirtileri gösterdiği görüldü.

Aynı zamanda akü ve normal (ve biraz kalın) bir ayırıcıda bir çevrimde aniden arızalar meydana gelir. "Gerçek bir sahnede, pilin bitmek üzere olduğuna dair önceden bir uyarı almazsınız. Bir önceki saniye iyi olabilir, bir sonraki saniye alev alabilir veya tamamen kısa devre yapabilir.

Gonzalez, "Bu öngörülemez bir durum" dedi. "Ama bizim ayırıcımızla, önceden uyarılacaksınız, daha da kötüye gidecek, daha da kötüye gidecek, daha da kötüye gidecek, daha da kötüye gidecek. "Bu çalışmanın odak noktası lityum metal piller olsa da araştırmacılar bu ayırıcının lityum iyonlarında ve diğer pil kimyasal reaksiyonlarında da kullanılabileceğini söylüyorlar.

Araştırma ekibi, ayırıcının ticari kullanımını optimize etmeye odaklanacak. Kaliforniya San Diego Üniversitesi, çalışma için geçici patent başvurusunda bulundu.