Запобігання вибуху літій-іонної батареї за допомогою діамантів
Різне / / February 22, 2022
У порівнянні з іншими технологіями батареї, літій-іонні (Li-ion) акумулятори мають відносно високу щільність енергії та тривалий термін служби. Їх розвиток протягом багатьох років дозволив їм стати найкращою технологією акумулятора в ряді областей.
![Діаманти для запобігання вибухів](/f/c0b6f2d11d2d3dd77ae1468f30b2d802.jpg)
До них відноситься живлення портативної електроніки та електромобілі. Незважаючи на те, що вони мають бажані характеристики та перевершують інші комерційно доступні технології, вони не позбавлені проблем.
Літій-іонні батареї може небезпечно вибухнути за належних умов. Це викликає велике занепокоєння. Їхня потенційна небезпека така, що авіакомпанії дозволяють використовувати цю технологію акумулятора лише в ручній поклажі.
Коли з’являється тема вибуху літій-іонних акумуляторів, сумнозвісно Samsung Galaxy Note 7 відразу спадає на думку. Кілька акумуляторів цього відкликаного пристрою Samsung просто вибухнули.
Полеміка, пов'язана з вибухають ховерборди також спливає. Спільним знаменником цих двох сценаріїв є те, що вибухи сталися в результаті несправності літій-іонних батарей.
![Акція на ховерборді](/f/116a23b867f11572f552980b0e914c90.jpg)
Хоча ці 2 випадки привернули велику увагу, інші пристрої літій-іонні батареї вибухали раніше. Хоча літій-іонні батареї, що вибухають, бувають рідко з батареями належної якості, які вибухають, це серйозний ризик, до якого не слід ставитися легковажно.
Група дослідників с Університет Дрекселя визнали, що все ще існують ризики, пов’язані з цією технологією акумулятора, і придумали цікавий поворот до цієї історії. Вони використовують алмази, щоб зробити батареї більш стабільними! Я справді хочу розповісти вам усе про це нове рішення, але спочатку давайте ознайомимося з довідковою інформацією.
Основні компоненти акумулятора наступні:
- Позитивні та негативні клеми: Це точки дотику електричного обладнання. Вони пропускають електрику від батареї до обладнання.
- Анод і катод: На цих електродах відбуваються хімічні реакції, які відповідають за генерацію струму.
- Електроліт: Це середовище, яке забезпечує потік заряду між катодом і анодом.
Як літій-іонні батареї виходять з ладу і згодом вибухають
Вибухи в літій-іонних акумуляторах в основному відбуваються через коротке замикання плюсової і негативної клем. Утворення структур, які називаються дендритами, на внутрішній частині батарей може спричинити ці короткі замикання.
А коротке замикання є електричним з'єднанням, яке викликає надмірний потік струму і генерує тепло.
Дендрити це нарости, які можуть утворюватися на внутрішній частині літій-іонного акумулятора.
![Утворення літій-іонних дендритів](/f/8ee47cdc0c64da36552fb3706dea4585.jpg)
По суті, ці дендрити замикають позитивні та негативні полюси батареї, виробляючи велику кількість тепла і запалюючи електроліт всередині батареї.
Більшість електролітів легкозаймисті. При запаленні електроліт зазвичай викликає вибух.
Заходи безпеки
На щастя, у високоякісних літій-іонних акумуляторах існують механізми безпеки.
Поточні заходи
Щоб запобігти утворенню дендритів, літій-іонні батареї, які зараз представлені на ринку, використовують графітовий електрод, наповнений літієм. Хоча така конфігурація пригнічує утворення дендритів, вона також зменшує щільність енергії батареї.
Якщо цей електрод виготовлений з чистого літію, батареї будуть мати приблизно в 10 разів більшу поточну ємність. Однак вони також з більшою ймовірністю вибухнуть через підвищений потенціал утворення дендритів.
Цей метод досить ефективний. Однак батареї низької якості, як правило, не мають належної якості, що може призвести до вибухів. Хоча це так, метод, описаний далі, потенційно може бути ще кращим механізмом безпеки.
Нове рішення дослідників Drexel
Команда Drexel розробила нове рішення для підтримки щільності енергії чистого літію, одночасно підвищуючи безпеку. Вони розробили акумулятор, який використовує чистий літієвий електрод. Щоб протидіяти утворенню дендритів, вони вливають в розчин електроліту наноалмази.
![Діамант Великий Малий](/f/ad388865759e57c8e1654348910d121f.jpg)
Наноалмази - надзвичайно маленькі діаманти.
Наноалмази різко знижують ризик хімічної реакції, що відбувається на електродах, що призводить до утворення дендритів. Під час розрядки батареї на один з електродів наноситься літій. Наноалмази забезпечують рівномірне покриття, запобігаючи появі дендритів.
Останні думки
Команда визнає, що хоча цей метод є досить ефективним на основі їхніх тестів, важко сказати, що їхній метод повністю усуне утворення дендритів. З огляду на це, цей метод є досить перспективним, оскільки він підвищує безпеку та дозволяє використовувати акумулятор більшої ємності.
Востаннє оновлено 03 лютого 2022 року
Наведена вище стаття може містити партнерські посилання, які допомагають підтримувати Guiding Tech. Однак це не впливає на нашу редакційну чесність. Зміст залишається неупередженим та автентичним.