ป้องกันการระเบิดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนด้วยเพชร

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่อื่นๆ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) มีความหนาแน่นของพลังงานค่อนข้างสูงและอายุการใช้งานยาวนาน การพัฒนาของพวกเขาในช่วงหลายปีที่ผ่านมาทำให้พวกเขาเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่เลือกได้ในหลายพื้นที่

ซึ่งรวมถึงการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและ ยานพาหนะไฟฟ้า. แม้ว่าพวกมันจะมีลักษณะที่พึงประสงค์และมีประสิทธิภาพสูงกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ ที่มีจำหน่ายในท้องตลาด แต่ก็ไม่มีปัญหาแต่อย่างใด

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อาจเกิดอันตรายระเบิดได้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม นี่เป็นสาเหตุของความกังวลอย่างมาก อันตรายที่อาจเกิดขึ้นคือสายการบินอนุญาตเฉพาะเทคโนโลยีแบตเตอรี่นี้ในกระเป๋าถือขึ้นเครื่องเท่านั้น

เมื่อหัวข้อเรื่องการระเบิดของแบตเตอรี่ Li-ion ขึ้น ความน่าอับอาย Samsung Galaxy Note7 เข้ามาในความคิดทันที ในที่สุดแบตเตอรี่หลายก้อนของอุปกรณ์ Samsung ที่เรียกคืนก็ระเบิดได้

ความขัดแย้งที่เกี่ยวข้องกับ hoverboards ระเบิด ก็ปรากฏขึ้นเช่นกัน ตัวหารร่วมระหว่าง 2 สถานการณ์นี้คือการระเบิดเป็นผลมาจากความผิดพลาดของแบตเตอรี่ Li-ion

ทั้งที่ 2 เคสนี้ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก อุปกรณ์อื่น ๆ ที่บรรจุแบตเตอรี่ Li-ion ได้เคยระเบิดมาก่อน แม้ว่าแบตเตอรี่ที่มีการควบคุมคุณภาพอย่างเหมาะสมจะหายาก แต่แบตเตอรี่ Li-ion ที่ระเบิดได้ก็มีความเสี่ยงร้ายแรงซึ่งไม่ควรมองข้าม

กลุ่มนักวิจัยจาก มหาวิทยาลัยเดร็กเซล ตระหนักดีว่ายังคงมีความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่นี้และได้เกิดขึ้นกับ บิดที่น่าสนใจ ถึงเรื่องนี้ พวกเขากำลังใช้เพชรเพื่อทำให้แบตเตอรี่มีเสถียรภาพมากขึ้น! ฉันอยากจะบอกคุณทั้งหมดเกี่ยวกับวิธีแก้ปัญหาแบบใหม่นี้ แต่ก่อนอื่น มาดูข้อมูลเบื้องหลังกันก่อน

วิธีที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนล้มเหลวและระเบิดในภายหลัง

การระเบิดในแบตเตอรี่ Li-ion ส่วนใหญ่เกิดขึ้นเนื่องจากการลัดวงจรของขั้วบวกและขั้วลบ การก่อตัวของโครงสร้างที่เรียกว่าเดนไดรต์ที่ด้านในของแบตเตอรี่อาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้

โดยพื้นฐานแล้ว เดนไดรต์เหล่านี้จะลัดวงจรขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ ทำให้เกิดความร้อนจำนวนมากและจุดอิเล็กโทรไลต์ภายในแบตเตอรี่

อิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่ติดไฟได้ เมื่อจุดไฟ อิเล็กโทรไลต์มักจะทำให้เกิดการระเบิด

มาตรการด้านความปลอดภัย

โชคดีที่มีมาตรการด้านความปลอดภัยในแบตเตอรี่ Li-ion คุณภาพสูง

มาตรการปัจจุบัน

เพื่อป้องกันการก่อตัวของเดนไดรต์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีจำหน่ายในท้องตลาดในปัจจุบันจึงใช้อิเล็กโทรดกราไฟท์ที่เติมลิเธียม ในขณะที่การกำหนดค่านี้ ยับยั้งการเกิดเดนไดรต์ และยังช่วยลดความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ด้วย

หากอิเล็กโทรดนี้ทำจากลิเธียมบริสุทธิ์ แบตเตอรี่จะมีความจุประมาณ 10 เท่าในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม พวกมันยังมีแนวโน้มที่จะระเบิดได้มากกว่าเพราะมีโอกาสเกิดเดนไดรต์เพิ่มขึ้น

วิธีนี้ค่อนข้างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่คุณภาพต่ำกว่ามาตรฐานมักจะไม่ถูกต้องนักซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการระเบิดได้ แม้ว่าจะเป็นกรณีนี้ แต่วิธีที่อธิบายต่อไปอาจเป็นกลไกด้านความปลอดภัยที่ดียิ่งขึ้นไปอีก

Drexel Researchers Novel Solution

ทีมงานของ Drexel ได้คิดค้นวิธีแก้ปัญหาแบบใหม่เพื่อรักษาความหนาแน่นของพลังงานของลิเธียมบริสุทธิ์ในขณะที่เพิ่มความปลอดภัย พวกเขาออกแบบแบตเตอรี่ที่ใช้อิเล็กโทรดลิเธียมบริสุทธิ์ เพื่อต่อต้านการเกิดเดนไดรต์ พวกเขาใส่สารละลายอิเล็กโทรไลต์กับนาโนไดมอนด์

นาโนไดมอนด์เป็นเพชรที่มีขนาดเล็กมาก

นาโนไดมอนด์ช่วยลดความเสี่ยงของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดทำให้เกิดเดนไดรต์ได้อย่างมาก ลิเธียมเคลือบบนอิเล็กโทรดใดขั้วหนึ่งระหว่างการปล่อยแบตเตอรี่ นาโนไดมอนด์อำนวยความสะดวกในการเคลือบสม่ำเสมอ ป้องกันเดนไดรต์

ความคิดสุดท้าย

ทีมงานยอมรับว่าแม้ว่าวิธีนี้จะค่อนข้างมีประสิทธิภาพจากการทดสอบ แต่ก็เป็นการยากที่จะบอกว่าวิธีการของพวกเขาจะขจัดการเกิดเดนไดรต์ได้อย่างสมบูรณ์ จากที่กล่าวมาวิธีนี้ค่อนข้างมีแนวโน้มว่าจะช่วยเพิ่มความปลอดภัยและช่วยให้มีแบตเตอรี่ที่มีความจุสูงขึ้น