Спречавање експлозија литијум-јонских батерија дијамантима

У поређењу са другим технологијама батерија, литијум-јонске (Ли-ион) батерије имају релативно високу густину енергије и дуг животни век. Њихов развој током година омогућио им је да буду технологија избора батерија у бројним областима.

То укључује напајање преносиве електронике и електрична возила. Иако поседују пожељне карактеристике и надмашују друге комерцијално доступне технологије, ипак нису без проблема.

Ли-јонске батерије може опасно експлодирати под правим условима. Ово је разлог за велику забринутост. Њихова потенцијална опасност је таква да авио-компаније дозвољавају ову технологију батерија само у ручном пртљагу.

Када се појави тема експлозије Ли-јонских батерија, злогласна Самсунг Галаки Ноте 7 одмах ми пада на памет. Неколико батерија овог Самсунг уређаја које је на крају опозвано једноставно је експлодирало.

Контроверза повезана са експлодирајуће ховерборде такође искаче. Заједнички именитељ између ова 2 сценарија је да су експлозије биле резултат неисправних Ли-јонских батерија.

Иако су ова 2 случаја добила велику пажњу, остали уређаји које садрже литијум-јонске батерије су раније експлодирале. Иако је то реткост са правилно контролисаним батеријама, експлодирајућа литијум-јонска батерија представља озбиљан ризик који не треба схватати олако.

Група истраживача из Универзитет Дрекел препознали да још увек постоје ризици повезани са овом технологијом батерија и дошли су до занимљив обрт на ову причу. Они користе дијаманте да би батерије биле стабилније! Заиста желим да вам кажем све о овом новом решењу, али прво, хајде да прођемо кроз неке основне информације.

Главне компоненте батерије су следеће:

• Позитивни и негативни терминали: Ово су тачке контакта за електричну опрему. Они омогућавају да струја прође од батерије до опреме.
• Анода и катода: На овим електродама се дешавају хемијске реакције које су одговорне за стварање струје.
• Електролит: Ово је медијум који омогућава проток наелектрисања између катоде и аноде.

Како литијум-јонске батерије покваре и након тога експлодирају

Експлозије у Ли-јонским батеријама углавном настају услед кратког споја позитивних и негативних терминала. Формирање структура званих дендрити у унутрашњости батерија може изазвати ове кратке спојеве.

А кратак спој је електрична веза која изазива прекомерни проток струје и ствара топлоту.

Дендрити су накупине које се могу формирати у унутрашњости литијум-јонске батерије.

У суштини, ови дендрити кратко спајају позитивне и негативне терминале батерије, стварајући велике количине топлоте и запаљују електролит унутар батерије.

Већина електролита је запаљива. Када се запали, електролит обично изазива експлозију.

Безбедносне мере

Срећом, у висококвалитетним Ли-јонским батеријама постоје сигурносни механизми.

Тренутне мере

Да би се спречило стварање дендрита, Ли-јонске батерије које су тренутно на тржишту користе графитну електроду која је пуњена литијумом. Иако ова конфигурација потискује формирање дендрита, она такође смањује густину енергије батерије.

Ако је ова електрода направљена од чистог литијума, батерије би имале око 10 пута већи капацитет. Међутим, већа је вероватноћа да ће експлодирати због повећаног потенцијала за формирање дендрита.

Овај метод је прилично ефикасан. Међутим, батерије нижег квалитета обично не раде како треба, што може довести до експлозије. Иако је то случај, следећи метод би могао бити још бољи сигурносни механизам.

Ново решење истраживача Дрекела

Дрекел тим је дошао до новог решења за одржавање густине енергије чистог литијума уз повећање безбедности. Дизајнирали су батерију која користи чисту литијумску електроду. Да би се супротставили формирању дендрита, они уливају у раствор електролита нанодијаманте.

Нанодијаманти су изузетно мали дијаманти.

Нанодијаманти драстично смањују ризик од хемијске реакције на електродама која резултира формирањем дендрита. Литијум се облаже на једну од електрода током пражњења батерије. Нанодијаманти омогућавају уједначену превлаку, спречавајући дендрите.

Последње мисли

Тим признаје да иако је ова метода прилично ефикасна на основу њихових тестова, тешко је рећи да би њихов метод у потпуности елиминисао формирање дендрита. Уз то, ова метода је прилично обећавајућа јер повећава сигурност и омогућава батерију већег капацитета.

Последњи пут ажурирано 3. фебруара 2022

Горњи чланак може садржати партнерске везе које помажу у подршци Гуидинг Тецх. Међутим, то не утиче на наш уреднички интегритет. Садржај остаје непристрасан и аутентичан.