Предотвращение взрыва литий-ионных аккумуляторов с помощью алмазов

По сравнению с другими аккумуляторными технологиями литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы имеют относительно высокую плотность энергии и длительный срок службы. Их разработка на протяжении многих лет позволила им стать предпочтительной аккумуляторной технологией в ряде областей.

К ним относятся питание портативной электроники и электрические транспортные средства. Хотя они обладают желаемыми характеристиками и превосходят другие имеющиеся в продаже технологии, тем не менее, они не лишены недостатков.

литий-ионные аккумуляторы может опасно взорваться при правильных условиях. Это вызывает большое беспокойство. Их потенциальная опасность такова, что авиакомпании разрешают использовать эту аккумуляторную технологию только в ручной клади.

Когда поднимается тема взрыва литий-ионных аккумуляторов, печально известная Самсунг Галакси Примечание 7 сразу приходит на ум. Несколько аккумуляторов этого отозванного в итоге устройства Samsung просто взорвались.

Споры, связанные с взрывающиеся ховерборды тоже всплывает. Общим знаменателем между этими двумя сценариями является то, что взрывы произошли в результате неисправных литий-ионных аккумуляторов.

Хотя эти 2 случая привлекли большое внимание, другие устройства содержащие литий-ионные батареи взрывались раньше. Несмотря на то, что с батареями, прошедшими надлежащий контроль качества, это случается редко, взрыв литий-ионной батареи представляет собой серьезный риск, к которому нельзя относиться легкомысленно.

Группа исследователей из Университет Дрекселя признали, что по-прежнему существуют риски, связанные с этой аккумуляторной технологией, и предложили интересный поворот к этой истории. Они используют алмазы, чтобы сделать батареи более стабильными! Я действительно хочу рассказать вам все об этом новом решении, но сначала давайте пройдемся по некоторой справочной информации.

Основные компоненты аккумуляторной батареи следующие:

• Положительные и отрицательные клеммы: Это точки контакта для электрического оборудования. Они позволяют электричеству проходить от батареи к оборудованию.
• Анод и катод: На этих электродах происходят химические реакции, ответственные за генерацию тока.
• электролит: это среда, которая обеспечивает поток заряда между катодом и анодом.

Как литий-ионные батареи выходят из строя и впоследствии взрываются

Взрывы в литий-ионных батареях в основном происходят из-за короткого замыкания положительной и отрицательной клемм. Образование структур, называемых дендритами, внутри батарей может вызвать эти короткие замыкания.

А короткое замыкание это электрическое соединение, которое вызывает чрезмерный ток и выделяет тепло.

Дендриты Это отложения, которые могут образовываться внутри литий-ионного аккумулятора.

По сути, эти дендриты замыкают накоротко положительные и отрицательные клеммы батареи, выделяя большое количество тепла и воспламеняя электролит внутри батареи.

Большинство электролитов легко воспламеняются. При воспламенении электролит обычно вызывает взрыв.

Меры предосторожности

К счастью, в высококачественных литий-ионных батареях существуют защитные механизмы.

Текущие меры

Чтобы предотвратить образование дендритов, в литий-ионных батареях, представленных в настоящее время на рынке, используется графитовый электрод, заполненный литием. Хотя эта конфигурация подавляет образование дендритов, она также снижает плотность энергии батареи.

Если бы этот электрод был сделан из чистого лития, емкость батарей была бы примерно в 10 раз больше их текущей емкости. Однако они также с большей вероятностью взорвутся из-за повышенного потенциала образования дендритов.

Этот метод достаточно эффективен. Тем не менее, батареи низкого качества, как правило, не работают должным образом, что может привести к взрывам. Хотя это так, метод, описанный далее, потенциально может быть еще лучшим механизмом безопасности.

Новое решение Drexel Researchers

Команда Drexel придумала новое решение для сохранения плотности энергии чистого лития при одновременном повышении безопасности. Они разработали батарею, в которой используется электрод из чистого лития. Чтобы противодействовать образованию дендритов, в раствор электролита добавляют наноалмазы.

Наноалмазы — это очень маленькие алмазы.

Наноалмазы резко снижают риск возникновения химической реакции на электродах, приводящей к образованию дендритов. Во время разрядки аккумулятора на один из электродов наносится литий. Наноалмазы способствуют равномерному покрытию, предотвращая появление дендритов.

Последние мысли

Команда признает, что хотя этот метод достаточно эффективен, основываясь на их тестах, трудно сказать, что их метод полностью устранит образование дендритов. При этом этот метод является весьма перспективным, поскольку он повышает безопасность и позволяет использовать аккумулятор большей емкости.

Последнее обновление: 03 февраля 2022 г.

Вышеупомянутая статья может содержать партнерские ссылки, которые помогают поддерживать Guiding Tech. Однако это не влияет на нашу редакционную честность. Содержание остается беспристрастным и аутентичным.