Ličio jonų akumuliatoriaus sprogimo prevencija deimantais

Palyginti su kitomis baterijų technologijomis, ličio jonų (Li-ion) baterijos turi gana didelį energijos tankį ir ilgą tarnavimo laiką. Bėgant metams jų tobulinimas leido jiems tapti pasirinkta baterijų technologija daugelyje sričių.

Tai apima nešiojamosios elektronikos maitinimą ir elektromobilių. Nors jie pasižymi pageidaujamomis savybėmis ir pranoksta kitas komerciškai prieinamas technologijas, jie nėra be problemų.

Ličio jonų baterijos tinkamomis sąlygomis gali pavojingai sprogti. Tai kelia didelį susirūpinimą. Jų galimas pavojus yra toks, kad oro linijos leidžia šią akumuliatoriaus technologiją tik rankiniame bagaže.

Kai iškyla sprogstančių ličio jonų baterijų tema, liūdnai pagarsėjęs Samsung Galaxy Note 7 iš karto ateina į galvą. Kelios šio galiausiai atšaukto „Samsung“ įrenginio baterijos tiesiog sprogo.

Ginčas, susijęs su sprogstančios skraidančios lentos taip pat pasirodo. Bendras šių dviejų scenarijų vardiklis yra tas, kad sprogimai įvyko dėl sugedusių ličio jonų baterijų.

Nors šie 2 atvejai sulaukė daug dėmesio,

Kiti įrenginiai kuriose yra ličio jonų baterijos, sprogo anksčiau. Nors tai retai pasitaiko naudojant tinkamai kontroliuojamus akumuliatorius, sprogstantis ličio jonų akumuliatorius yra rimta rizika, į kurią nereikėtų žiūrėti lengvai.

Grupė tyrėjų iš Drekselio universitetas pripažino, kad su šia baterijų technologija vis dar kyla rizika, ir sugalvojo įdomus posūkis šiai istorijai. Jie naudoja deimantus, kad baterijos būtų stabilesnės! Labai noriu jums papasakoti viską apie šį naują sprendimą, bet pirmiausia pažvelkime į pagrindinę informaciją.

Kaip sugenda ir vėliau sprogsta ličio jonų baterijos

Ličio jonų akumuliatorių sprogimai dažniausiai įvyksta dėl teigiamų ir neigiamų gnybtų trumpojo jungimo. Šiuos trumpuosius jungimus gali sukelti struktūrų, vadinamų dendritais, susidarymas baterijų viduje.

Iš esmės šie dendritai trumpai sujungia teigiamus ir neigiamus akumuliatoriaus gnybtus, generuodami daug šilumos ir uždegdami akumuliatoriaus viduje esantį elektrolitą.

Dauguma elektrolitų yra degūs. Užsidegęs elektrolitas paprastai sukelia sprogimą.

Saugos priemonės

Laimei, aukštos kokybės ličio jonų akumuliatoriuose yra saugos mechanizmų.

Dabartinės priemonės

Siekiant išvengti dendrito susidarymo, šiuo metu rinkoje esančiose ličio jonų baterijose naudojamas grafito elektrodas, užpildytas ličiu. Nors ši konfigūracija slopina dendrito susidarymą, ji taip pat sumažina akumuliatoriaus energijos tankį.

Jei šis elektrodas pagamintas iš gryno ličio, baterijų talpa būtų maždaug 10 kartų didesnė už dabartinę. Tačiau jie taip pat labiau sprogs dėl padidėjusio dendrito susidarymo potencialo.

Šis metodas yra gana veiksmingas. Tačiau žemesnės kokybės baterijos paprastai nėra tinkamos, todėl gali sprogti. Nors taip yra, toliau aprašytas metodas gali būti dar geresnis saugos mechanizmas.

Drexel Researchers naujas sprendimas

„Drexel“ komanda sugalvojo naują sprendimą, kaip išlaikyti gryno ličio energijos tankį ir kartu padidinti saugumą. Jie sukūrė bateriją, kurioje naudojamas grynas ličio elektrodas. Siekdami užkirsti kelią dendrito susidarymui, jie į elektrolito tirpalą įpila nanodeimantų.

Nanodeimantai yra labai maži deimantai.

Nanodeimantai drastiškai sumažina cheminės reakcijos, kuri įvyks elektroduose, dėl kurios susidaro dendritas, riziką. Akumuliatoriaus išsikrovimo metu vienas iš elektrodų padengiamas ličiu. Nanodeimantai palengvina vienodą dangą ir neleidžia susidaryti dendritams.

Paskutinės mintys

Komanda pripažįsta, kad nors šis metodas yra gana veiksmingas, remiantis jų bandymais, sunku pasakyti, kad jų metodas visiškai pašalintų dendrito susidarymą. Atsižvelgiant į tai, šis metodas yra daug žadantis, nes padidina saugumą ir leidžia naudoti didesnės talpos bateriją.