Prevenire le esplosioni della batteria agli ioni di litio con i diamanti

Rispetto ad altre tecnologie di batterie, le batterie agli ioni di litio (Li-ion) hanno una densità di energia relativamente elevata e una lunga durata. Il loro sviluppo nel corso degli anni ha permesso loro di essere la tecnologia delle batterie preferita in numerosi settori.

Questi includono l'alimentazione di dispositivi elettronici portatili e veicoli elettrici. Sebbene possiedano caratteristiche desiderabili e superino le prestazioni di altre tecnologie disponibili in commercio, tuttavia non sono esenti da problemi.

Batterie agli ioni di litio può esplodere pericolosamente nelle giuste condizioni. Questo è motivo di grande preoccupazione. Il loro potenziale pericolo è tale che le compagnie aeree consentono questa tecnologia della batteria solo nel bagaglio a mano.

Quando viene fuori l'argomento dell'esplosione delle batterie agli ioni di litio, il famigerato Samsung Galaxy Note 7 mi viene subito in mente. Diverse batterie di questo dispositivo Samsung alla fine sono semplicemente esplose.

La controversia connessa con hoverboard esplosivi si apre anche. Il denominatore comune tra questi 2 scenari è che le esplosioni sono state il risultato di batterie agli ioni di litio difettose.

Sebbene questi 2 casi abbiano ricevuto molta attenzione, altri dispositivi contenenti batterie agli ioni di litio sono esplose in precedenza. Sebbene sia raro con batterie adeguatamente controllate, l'esplosione di una batteria agli ioni di litio rappresenta un serio rischio che non dovrebbe essere preso alla leggera.

Un gruppo di ricercatori di Università Drexel riconosciuto che ci sono ancora rischi associati a questa tecnologia della batteria e hanno escogitato un colpo di scena interessante a questa storia. Stanno usando i diamanti per rendere le batterie più stabili! Voglio davvero raccontarti tutto su questa nuova soluzione, ma prima esaminiamo alcune informazioni di base.

I componenti principali di una batteria sono i seguenti:

• Terminali positivi e negativi: Questi sono i punti di contatto per le apparecchiature elettriche. Consentono il passaggio dell'elettricità dalla batteria all'apparecchiatura.
• Anodo e catodo: Su questi elettrodi si verificano reazioni chimiche responsabili della generazione di corrente.
• elettrolita: Questo è un mezzo che consente il flusso di carica tra il catodo e l'anodo.

Come le batterie agli ioni di litio si guastano e successivamente esplodono

Le esplosioni nelle batterie agli ioni di litio si verificano principalmente a causa del cortocircuito dei terminali positivo e negativo. La formazione di strutture chiamate dendriti all'interno delle batterie può causare questi cortocircuiti.

UN corto circuito è un collegamento elettrico che provoca un flusso di corrente eccessivo e genera calore.

dendriti sono accumuli che possono formarsi all'interno di una batteria agli ioni di litio.

In sostanza, questi dendriti cortocircuitano i terminali positivo e negativo della batteria, generando grandi quantità di calore e accendendo l'elettrolito all'interno della batteria.

La maggior parte degli elettroliti è infiammabile. Quando viene acceso, un elettrolita di solito provoca un'esplosione.

Misure di sicurezza

Per fortuna esistono meccanismi di sicurezza delle misure nelle batterie agli ioni di litio di alta qualità.

Misure attuali

Per prevenire la formazione di dendriti, le batterie agli ioni di litio attualmente in commercio utilizzano un elettrodo di grafite riempito di litio. Sebbene questa configurazione sopprima la formazione di dendriti, riduce anche la densità di energia della batteria.

Se questo elettrodo è fatto di puro Litio, le batterie avrebbero circa 10 volte la loro capacità attuale. Tuttavia, avrebbero anche maggiori probabilità di esplodere a causa di un maggiore potenziale di formazione di dendriti.

Questo metodo è abbastanza efficace. Tuttavia, le batterie di qualità inferiore tendono a non funzionare correttamente, il che può causare esplosioni. Anche se questo è il caso, il metodo descritto di seguito potrebbe potenzialmente essere un meccanismo di sicurezza ancora migliore.

Nuova soluzione dei ricercatori Drexel

Il team di Drexel ha escogitato una nuova soluzione per mantenere la densità di energia del litio puro migliorando al contempo la sicurezza. Hanno progettato una batteria che utilizza un elettrodo al litio puro. Per contrastare la formazione di dendriti, infondono la soluzione elettrolitica con nanodiamanti.

I nanodiamond sono diamanti estremamente piccoli.

I nanodiamanti riducono drasticamente il rischio della reazione chimica che si verifica agli elettrodi con conseguente formazione di dendriti. Il litio è rivestito su uno degli elettrodi durante la scarica della batteria. I nanodiamond facilitano un rivestimento uniforme, prevenendo i dendriti.

Pensieri finali

Il team ammette che mentre questo metodo è abbastanza efficace sulla base dei loro test, è difficile dire che il loro metodo eliminerebbe completamente la formazione di dendriti. Detto questo, questo metodo è piuttosto promettente in quanto migliora la sicurezza e consente una batteria di capacità maggiore.

Ultimo aggiornamento il 03 febbraio 2022

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