다이아몬드로 리튬 이온 배터리 폭발 방지

다른 배터리 기술에 비해 리튬 이온(Li-ion) 배터리는 에너지 밀도가 비교적 높고 수명이 깁니다. 수년에 걸친 개발 덕분에 여러 분야에서 배터리 기술을 선택할 수 있었습니다.

여기에는 휴대용 전자 제품에 전원을 공급하는 것이 포함되며, 전기 자동차. 바람직한 특성을 갖고 있고 다른 상업적으로 이용 가능한 기술보다 성능이 우수하지만 문제가 없는 것은 아닙니다.

리튬 이온 배터리 적절한 조건에서 위험하게 폭발할 수 있습니다. 이것은 큰 우려의 원인입니다. 잠재적인 위험은 항공사가 이 배터리 기술을 기내 반입 수하물에만 허용한다는 점입니다.

리튬 이온 배터리 폭발에 대한 주제가 나오면 악명 높은 삼성 갤럭시 노트 7 바로 떠오릅니다. 이것의 여러 배터리는 결국 삼성 장치를 리콜 단순히 폭발했습니다.

와 관련된 논란 폭발하는 호버보드 도 뜹니다. 이 두 시나리오 사이의 공통 분모는 폭발이 결함이 있는 리튬 이온 배터리의 결과라는 것입니다.

이 2가지 경우가 많은 주목을 받았지만, 다른 장치들 리튬 이온 배터리가 포함된 배터리는 이전에 폭발한 적이 있습니다. 적절하게 품질이 관리되는 배터리를 사용하는 경우는 드물지만 리튬 이온 배터리의 폭발은 가볍게 여겨서는 안 되는 심각한 위험입니다.

의 연구원 그룹 드렉셀 대학교 이 배터리 기술과 관련된 위험이 여전히 있음을 인식하고 흥미로운 반전 이 이야기에. 그들은 배터리를 더 안정적으로 만들기 위해 다이아몬드를 사용하고 있습니다! 이 새로운 솔루션에 대해 모두 이야기하고 싶지만 먼저 몇 가지 배경 정보를 살펴보겠습니다.

배터리의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 양극 및 음극 단자: 전기기기의 접점입니다. 배터리에서 장비로 전기를 전달할 수 있습니다.
• 양극 및 음극: 전류 생성을 담당하는 이러한 전극에서 화학 반응이 발생합니다.
• 전해질: 음극과 양극 사이에 전하의 흐름을 가능하게 하는 매질입니다.

리튬 이온 배터리가 고장난 후 폭발하는 방법

리튬 이온 배터리의 폭발은 주로 양극 및 음극 단자의 단락으로 인해 발생합니다. 배터리 내부에 덴드라이트라는 구조가 형성되면 이러한 단락이 발생할 수 있습니다.

ㅏ 단락 과도한 전류 흐름을 유발하고 열을 발생시키는 전기 연결입니다.

수상돌기 리튬 이온 배터리 내부에 형성될 수 있는 축적물입니다.

기본적으로 이러한 덴드라이트는 배터리의 양극 및 음극 단자를 단락시켜 많은 양의 열을 생성하고 배터리 내부의 전해질을 점화합니다.

대부분의 전해질은 가연성입니다. 점화되면 전해질은 일반적으로 폭발을 일으킬 것입니다.

안전 조치

고맙게도 고품질 리튬 이온 배터리에는 안전 장치가 있습니다.

현재 조치

현재 시판 중인 리튬 이온 배터리는 덴드라이트 형성을 방지하기 위해 리튬을 충전한 흑연 전극을 사용합니다. 이 구성은 덴드라이트 형성을 억제하는 동시에 배터리의 에너지 밀도를 감소시킵니다.

이 전극이 순수한 리튬으로 만들어지면 배터리는 현재 용량의 약 10배가 됩니다. 그러나 그들은 또한 수상 돌기 형성 가능성이 증가하기 때문에 폭발할 가능성이 더 높습니다.

이 방법은 상당히 효과적입니다. 그러나 품질이 낮은 배터리는 제대로 작동하지 않아 폭발을 일으킬 수 있습니다. 이것이 사실이지만 다음에 설명하는 방법은 잠재적으로 훨씬 더 나은 안전 메커니즘이 될 수 있습니다.

드렉셀 연구원의 새로운 솔루션

Drexel 팀은 안전성을 향상시키면서 순수 리튬의 에너지 밀도를 유지하는 새로운 솔루션을 제시했습니다. 그들은 순수한 리튬 전극을 사용하는 배터리를 설계했습니다. 수상 돌기 형성을 방지하기 위해 전해질 용액에 나노다이아몬드를 주입합니다.

나노다이아몬드는 극히 작은 다이아몬드입니다.

나노다이아몬드는 전극에서 발생하는 화학 반응의 위험을 극적으로 줄여 수상돌기 형성을 초래합니다. 리튬은 배터리 방전 중에 전극 중 하나에 코팅됩니다. 나노다이아몬드는 균일한 코팅을 촉진하여 수상돌기를 방지합니다.

마지막 생각들

팀은 이 방법이 테스트를 기반으로 상당히 효과적이지만 그들의 방법이 수상돌기 형성을 완전히 제거한다고 말하기는 어렵다는 것을 인정합니다. 즉, 이 방법은 안전성을 높이고 고용량 배터리를 허용하므로 매우 유망합니다.

2022년 2월 3일 최종 업데이트

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