Prevenção de explosões de baterias de íons de lítio com diamantes

Em comparação com outras tecnologias de bateria, as baterias de íon de lítio (Li-ion) têm densidade de energia relativamente alta e longa vida útil. O seu desenvolvimento ao longo dos anos permitiu-lhes ser a tecnologia de bateria preferida em várias áreas.

Isso inclui alimentar eletrônicos portáteis e Veículos elétricos. Embora possuam características desejáveis ​​e superem outras tecnologias disponíveis comercialmente, eles apresentam seus problemas.

Baterias de íon-lítio pode explodir perigosamente nas condições certas. Isso é motivo de grande preocupação. O perigo potencial é tanto que as companhias aéreas só permitem essa tecnologia de bateria na bagagem de mão.

Quando o assunto da explosão de baterias de íon-lítio surge, o infame Samsung Galaxy Note 7 imediatamente vem à mente. Várias baterias deste dispositivo Samsung eventualmente recuperado simplesmente explodiram.

A controvérsia associada a pranchas explodindo também aparece. O denominador comum entre esses 2 cenários é que as explosões foram resultado de baterias de íon de lítio com defeito.

Embora esses 2 casos tenham recebido muita atenção, outros dispositivos contendo baterias de íon-lítio já explodiram antes. Embora seja raro com baterias com qualidade controlada, a explosão de uma bateria de íon-lítio é um risco sério que não deve ser considerado levianamente.

Um grupo de pesquisadores de Drexel University reconheceu que ainda existem riscos associados a esta tecnologia de bateria e surgiu com um torção interessante para esta história. Eles estão usando diamantes para tornar as baterias mais estáveis! Eu realmente quero contar a vocês tudo sobre essa nova solução, mas primeiro, vamos ver algumas informações básicas.

Como as baterias de íon de lítio falham e subsequentemente explodem

Explosões em baterias de íon-lítio ocorrem principalmente devido ao curto-circuito dos terminais positivo e negativo. A formação de estruturas chamadas dendritos no interior das baterias pode causar esses curtos-circuitos.

Essencialmente, esses dendritos causam curto-circuito nos terminais positivo e negativo da bateria, gerando grandes quantidades de calor e acendendo o eletrólito dentro da bateria.

A maioria dos eletrólitos são inflamáveis. Quando inflamado, um eletrólito geralmente causa uma explosão.

Medidas de segurança

Felizmente, existem mecanismos de segurança de medidas em baterias de íon-lítio de alta qualidade.

Medidas Atuais

Para evitar a formação de dendritos, as baterias de íons de lítio atualmente no mercado usam um eletrodo de grafite que é preenchido com lítio. Embora esta configuração suprima a formação de dendritos, também reduz a densidade de energia da bateria.

Se este eletrodo fosse feito de lítio puro, as baterias teriam cerca de 10 vezes sua capacidade atual. No entanto, eles também estariam mais propensos a explodir devido ao aumento do potencial de formação de dendritos.

Este método é bastante eficaz. No entanto, baterias de qualidade inferior tendem a não funcionar corretamente, o que pode resultar em explosões. Embora este seja o caso, o método descrito a seguir poderia ser um mecanismo de segurança ainda melhor.

Solução inovadora para pesquisadores da Drexel

A equipe da Drexel propôs uma solução inovadora para manter a densidade de energia do lítio puro enquanto aumenta a segurança. Eles projetaram uma bateria que utiliza um eletrodo de lítio puro. A fim de neutralizar a formação de dendritos, eles infundem a solução eletrolítica com nanodiamantes.

Nanodiamonds são diamantes extremamente pequenos.

Os nanodiamantes reduzem drasticamente o risco de a reação química ocorrer nos eletrodos, resultando na formação de dendritos. O lítio é revestido em um dos eletrodos durante a descarga da bateria. Os nanodiamantes facilitam um revestimento uniforme, evitando dendritos.

Pensamentos finais

A equipe admite que, embora esse método seja bastante eficaz com base em seus testes, é difícil dizer que seu método eliminaria completamente a formação de dendritos. Com isso dito, este método é bastante promissor, pois aumenta a segurança e permite uma bateria de maior capacidade.