Zapobieganie wybuchom baterii litowo-jonowych za pomocą diamentów
Różne / / February 22, 2022
W porównaniu z innymi technologiami akumulatorów, akumulatory litowo-jonowe (Li-ion) mają stosunkowo wysoką gęstość energii i długą żywotność. Ich rozwój na przestrzeni lat sprawił, że stały się preferowaną technologią akumulatorów w wielu obszarach.
![Diamenty zapobiegające wybuchom](/f/c0b6f2d11d2d3dd77ae1468f30b2d802.jpg)
Obejmują one zasilanie przenośnej elektroniki oraz pojazdy elektryczne. Chociaż posiadają pożądane właściwości i przewyższają inne dostępne na rynku technologie, nie są jednak pozbawione problemów.
Akumulatory litowo-jonowe może niebezpiecznie eksplodować w odpowiednich warunkach. To jest powód do wielkiego niepokoju. Ich potencjalne zagrożenie jest takie, że linie lotnicze dopuszczają tę technologię akumulatorów tylko w bagażu podręcznym.
Kiedy pojawia się temat eksplodujących akumulatorów litowo-jonowych, niesławny Samsung Galaxy Uwaga 7 natychmiast przychodzi na myśl. Kilka baterii tego ostatecznie wycofało się z urządzenia Samsunga po prostu eksplodowało.
Kontrowersje związane z eksplodujące hoverboardy również wyskakuje. Wspólnym mianownikiem tych dwóch scenariuszy jest to, że wybuchy były wynikiem wadliwych akumulatorów litowo-jonowych.
![Akcja deskorolki](/f/116a23b867f11572f552980b0e914c90.jpg)
Chociaż te 2 przypadki zyskały wiele uwagi, inne urządzenia zawierające akumulatory litowo-jonowe eksplodowały wcześniej. Chociaż w przypadku akumulatorów o odpowiedniej jakości jest to rzadkością, eksplodujący akumulator litowo-jonowy stanowi poważne ryzyko, którego nie należy lekceważyć.
Grupa badaczy z Uniwersytet Drexel uznali, że nadal istnieje ryzyko związane z tą technologią baterii i wymyślili ciekawy zwrot akcji do tej historii. Używają diamentów, aby akumulatory były bardziej stabilne! Naprawdę chcę opowiedzieć ci wszystko o tym nowatorskim rozwiązaniu, ale najpierw przejrzyjmy kilka podstawowych informacji.
Główne elementy baterii to:
- Zaciski dodatnie i ujemne: Są to punkty styku urządzeń elektrycznych. Umożliwiają przepływ prądu z akumulatora do sprzętu.
- Anoda i katoda: Na tych elektrodach zachodzą reakcje chemiczne, które są odpowiedzialne za generowanie prądu.
- Elektrolit: Jest to medium, które umożliwia przepływ ładunku między katodą a anodą.
Jak baterie litowo-jonowe zawodzą, a następnie eksplodują?
Wybuchy w akumulatorach litowo-jonowych występują głównie z powodu zwarcia biegunów dodatnich i ujemnych. Tworzenie się struktur zwanych dendrytami wewnątrz baterii może powodować te zwarcia.
A zwarcie to połączenie elektryczne, które powoduje nadmierny przepływ prądu i generuje ciepło.
Dendryty to nagromadzenie, które może tworzyć się wewnątrz akumulatora litowo-jonowego.
![Tworzenie dendrytów litowo-jonowych](/f/8ee47cdc0c64da36552fb3706dea4585.jpg)
Zasadniczo te dendryty zwierają dodatnie i ujemne zaciski akumulatora, generując duże ilości ciepła i zapalając elektrolit wewnątrz akumulatora.
Większość elektrolitów jest łatwopalna. Po zapaleniu elektrolit zwykle powoduje eksplozję.
Środki ostrożności
Na szczęście w wysokiej jakości akumulatorach litowo-jonowych istnieją mechanizmy bezpieczeństwa.
Aktualne środki
Aby zapobiec tworzeniu się dendrytów, dostępne obecnie na rynku akumulatory litowo-jonowe wykorzystują elektrodę grafitową wypełnioną litem. Chociaż ta konfiguracja hamuje tworzenie się dendrytów, zmniejsza również gęstość energii akumulatora.
Gdyby ta elektroda była wykonana z czystego litu, akumulatory miałyby około 10 razy większą pojemność prądową. Jednak byłyby również bardziej podatne na wybuch ze względu na zwiększony potencjał tworzenia dendrytów.
Ta metoda jest dość skuteczna. Jednak akumulatory gorszej jakości zwykle nie robią tego całkiem dobrze, co może prowadzić do eksplozji. Chociaż tak jest, metoda opisana dalej może potencjalnie być jeszcze lepszym mechanizmem bezpieczeństwa.
Drexel Badacze Nowatorskie rozwiązanie
Zespół Drexel opracował nowatorskie rozwiązanie, aby utrzymać gęstość energii czystego litu przy jednoczesnym zwiększeniu bezpieczeństwa. Zaprojektowali baterię, która wykorzystuje czystą elektrodę litową. Aby przeciwdziałać tworzeniu się dendrytów, wprowadzają do roztworu elektrolitu nanodiamenty.
![Diament Duży Mały](/f/ad388865759e57c8e1654348910d121f.jpg)
Nanodiamenty to niezwykle małe diamenty.
Nanodiamenty drastycznie zmniejszają ryzyko reakcji chemicznej zachodzącej na elektrodach, powodującej powstawanie dendrytów. Podczas rozładowywania akumulatora jedna z elektrod pokrywany jest litem. Nanodiamenty ułatwiają równomierną powłokę, zapobiegając dendrytom.
Końcowe przemyślenia
Zespół przyznaje, że choć na podstawie ich testów ta metoda jest dość skuteczna, to trudno powiedzieć, aby całkowicie wyeliminowała tworzenie się dendrytów. Mając to na uwadze, ta metoda jest dość obiecująca, ponieważ zwiększa bezpieczeństwo i pozwala na większą pojemność baterii.
Ostatnia aktualizacja 03.02.2022 r.
Powyższy artykuł może zawierać linki afiliacyjne, które pomagają we wspieraniu Guiding Tech. Nie wpływa to jednak na naszą rzetelność redakcyjną. Treść pozostaje bezstronna i autentyczna.