ダイヤモンドによるリチウムイオン電池の爆発の防止

他の電池技術と比較して、リチウムイオン（Li-ion）電池は、比較的高いエネルギー密度と長い寿命を持っています。 長年にわたるそれらの開発により、それらは多くの分野で選択されるバッテリー技術になることができました。

これらには、ポータブル電子機器への電力供給が含まれます。 電気自動車. それらは望ましい特性を備えており、他の市販の技術よりも優れていますが、問題がないわけではありません。

リチウムイオン電池 適切な条件下で危険なほど爆発する可能性があります。 これは大きな懸念の原因です。 彼らの潜在的な危険性は、航空会社が機内持ち込み手荷物でのみこのバッテリー技術を許可することです。

リチウムイオン電池の爆発の話題が浮かび上がると、悪名高い サムスンギャラクシーノート7 すぐに頭に浮かぶ。 この最終的にリコールされたSamsungデバイスのいくつかのバッテリーは単に爆発しました。

に関連する論争 爆発するホバーボード また、ポップアップします。 これら2つのシナリオの共通点は、爆発がリチウムイオン電池の故障の結果であったということです。

この2つのケースは大きな注目を集めましたが、 他のデバイス リチウムイオン電池を含むものは以前に爆発したことがあります。 適切に品質管理されたバッテリーではまれですが、リチウムイオンバッテリーの爆発は重大なリスクであり、軽視すべきではありません。

からの研究者のグループ ドレクセル大学 このバッテリー技術に関連するリスクがまだあることを認識し、 面白いひねり この話に。 彼らはバッテリーをより安定させるためにダイヤモンドを使用しています！ この斬新なソリューションについてすべてお話ししたいと思いますが、最初に、いくつかの背景情報を見ていきましょう。

リチウムイオン電池が故障し、その後爆発する方法

リチウムイオン電池の爆発は、主に正と負の端子の短絡が原因で発生します。 バッテリーの内部にデンドライトと呼ばれる構造が形成されると、これらの短絡が発生する可能性があります。

基本的に、これらのデンドライトはバッテリーの正と負の端子を短絡し、大量の熱を発生させ、バッテリー内部の電解液に点火します。

ほとんどの電解質は可燃性です。 点火すると、電解液は通常爆発を引き起こします。

安全対策

ありがたいことに、安全対策は高品質のリチウムイオン電池に存在します。

現在の対策

デンドライトの形成を防ぐために、現在市販されているリチウムイオン電池は、リチウムを充填したグラファイト電極を使用しています。 この構成は、デンドライトの形成を抑制しますが、バッテリーのエネルギー密度も低下させます。

この電極が純粋なリチウムでできている場合、バッテリーの電流容量は約10倍になります。 ただし、デンドライト形成の可能性が高まるため、爆発する可能性も高くなります。

この方法は非常に効果的です。 ただし、標準以下の品質のバッテリーは、爆発を引き起こす可能性があるため、正しく動作しない傾向があります。 これは事実ですが、次に説明する方法は、さらに優れた安全メカニズムになる可能性があります。

DrexelResearchersの新しいソリューション

Drexelチームは、安全性を高めながら純粋なリチウムのエネルギー密度を維持するための新しいソリューションを考案しました。 彼らは、純粋なリチウム電極を使用するバッテリーを設計しました。 デンドライトの形成に対抗するために、電解質溶液にナノダイヤモンドを注入します。

ナノダイヤモンドは非常に小さなダイヤモンドです。

ナノダイヤモンドは、電極で化学反応が起こり、デンドライトが形成されるリスクを大幅に低減します。 リチウムは、バッテリーの放電中に電極の1つにコーティングされます。 ナノダイヤモンドは均一なコーティングを促進し、デンドライトを防ぎます。

最終的な考え

チームは、この方法が彼らのテストに基づいて非常に効果的である一方で、彼らの方法が樹状突起の形成を完全に排除するとは言い難いことを認めています。 そうは言っても、この方法は安全性を高め、より大容量のバッテリーを可能にするため、非常に有望です。