Elmaslarla Lityum İyon Pil Patlamalarını Önleme

Diğer pil teknolojileriyle karşılaştırıldığında, Lityum iyon (Li-ion) piller nispeten yüksek enerji yoğunluğuna ve uzun kullanım ömrüne sahiptir. Yıllar içindeki gelişimleri, birçok alanda tercih edilen pil teknolojisi olmalarını sağlamıştır.

Bunlar, taşınabilir elektroniklere güç sağlamayı ve elektrikli araçlar. İstenen özelliklere sahip olmalarına ve ticari olarak mevcut diğer teknolojilerden daha iyi performans göstermelerine rağmen, yine de sorunsuz değildirler.

Li-ion piller doğru koşullar altında tehlikeli bir şekilde patlayabilir. Bu büyük bir endişe nedenidir. Potansiyel tehlikeleri, havayollarının bu pil teknolojisine yalnızca kabin bagajında ​​izin vermesidir.

Li-ion pillerin patlaması konusu gündeme geldiğinde, kötü şöhretli Samsung Galaxy Not 7 hemen akla gelir. Sonunda geri çağrılan bu Samsung cihazının birkaç pili basitçe patladı.

İlişkili tartışma patlayan uçan kaykaylar da ortaya çıkıyor. Bu 2 senaryo arasındaki ortak payda, patlamaların hatalı Li-ion pillerin bir sonucu olduğudur.

Bu 2 vaka çok ilgi görürken, Diğer cihazlar içeren Li-ion piller daha önce patlamıştır. Düzgün kalite kontrole sahip pillerde nadir olmakla birlikte, patlayan bir Li-ion pil, hafife alınmaması gereken ciddi bir risktir.

Bir grup araştırmacı Drexel Üniversitesi Bu pil teknolojisiyle ilgili hala riskler olduğunu kabul etti ve bir ilginç bükülme bu hikayeye. Pilleri daha kararlı hale getirmek için elmas kullanıyorlar! Size gerçekten bu yeni çözüm hakkında her şeyi anlatmak istiyorum ama önce bazı arka plan bilgilerini gözden geçirelim.

Bir pilin ana bileşenleri aşağıdaki gibidir:

• Pozitif ve negatif terminaller: Bunlar, elektrikli ekipman için temas noktalarıdır. Elektriğin aküden ekipmana geçmesine izin verirler.
• anot ve katot: Bu elektrotlarda akım oluşmasından sorumlu kimyasal reaksiyonlar meydana gelir.
• Elektrolit: Katot ile anot arasında yük akışını sağlayan ortamdır.

Lityum İyon Piller Nasıl Arızalanır ve Ardından Nasıl Patlar?

Li-ion pillerdeki patlamalar, esas olarak pozitif ve negatif terminallerin kısa devre yapması nedeniyle meydana gelir. Pillerin iç kısmında dendrit adı verilen yapıların oluşması bu kısa devrelere neden olabilir.

A kısa devre aşırı akım akışına neden olan ve ısı üreten bir elektrik bağlantısıdır.

Dendritler Li-ion pilin içinde oluşabilen birikimlerdir.

Esasen, bu dendritler pilin pozitif ve negatif terminallerini kısa devre yaparak büyük miktarda ısı üretir ve pilin içindeki elektroliti ateşler.

Çoğu elektrolit yanıcıdır. Ateşlendiğinde, bir elektrolit genellikle patlamaya neden olur.

Güvenlik önlemleri

Neyse ki, yüksek kaliteli Li-ion pillerde güvenlik mekanizmaları mevcuttur.

Mevcut Önlemler

Dendrit oluşumunu önlemek için şu anda piyasada bulunan Li-ion piller, Lityum ile doldurulmuş bir grafit elektrot kullanır. Bu konfigürasyon dendrit oluşumunu bastırırken, pilin enerji yoğunluğunu da azaltır.

Bu elektrot saf Lityumdan yapılırsa, piller mevcut kapasitelerinin yaklaşık 10 katı olacaktır. Bununla birlikte, dendrit oluşumu için artan potansiyel nedeniyle patlama olasılıkları da daha yüksek olacaktır.

Bu yöntem oldukça etkilidir. Bununla birlikte, düşük kaliteli piller, tam olarak doğru yapmama eğilimindedir ve bu da patlamalara neden olabilir. Durum böyleyken, aşağıda açıklanan yöntem potansiyel olarak daha da iyi bir güvenlik mekanizması olabilir.

Drexel Araştırmacılar Yeni Çözüm

Drexel ekibi, güvenliği artırırken saf Lityum'un enerji yoğunluğunu korumak için yeni bir çözüm buldu. Saf bir Lityum elektrot kullanan bir pil tasarladılar. Dendrit oluşumunu engellemek için elektrolit solüsyonunu nano elmaslarla doldururlar.

Nanodiamonds son derece küçük elmaslardır.

Nano elmaslar, elektrotlarda meydana gelen ve dendrit oluşumuyla sonuçlanan kimyasal reaksiyon riskini büyük ölçüde azaltır. Pil deşarjı sırasında elektrotlardan birinin üzerine lityum kaplanır. Nano elmaslar, dendritleri önleyerek tek tip bir kaplamayı kolaylaştırır.

Son düşünceler

Ekip, yaptıkları testlere göre bu yöntemin oldukça etkili olduğunu kabul ediyor, ancak yöntemlerinin dendrit oluşumunu tamamen ortadan kaldıracağını söylemenin zor olduğunu kabul ediyor. Bununla birlikte, güvenliği arttırdığı ve daha yüksek kapasiteli bir pile izin verdiği için bu yöntem oldukça umut vericidir.

Son güncelleme 03 Şubat 2022

Yukarıdaki makale, Guiding Tech'i desteklemeye yardımcı olan bağlı kuruluş bağlantıları içerebilir. Ancak, editoryal bütünlüğümüzü etkilemez. İçerik tarafsız ve özgün kalır.