Android

A lítium-ion akkumulátor robbanásának megelőzése gyémántokkal

The Great Gildersleeve: Aunt Hattie Stays On / Hattie and Hooker / Chairman of Women's Committee

The Great Gildersleeve: Aunt Hattie Stays On / Hattie and Hooker / Chairman of Women's Committee

Tartalomjegyzék:

Anonim

Más akkumulátor-technológiákhoz viszonyítva a lítium-ion (Li-ion) akkumulátorok viszonylag magas energiasűrűséggel és hosszú élettartammal rendelkeznek. Az évek során történt fejlődésük lehetővé tette számukra, hogy számos területen választhassák az akkumulátor technológiáját.

Ide tartoznak a hordozható elektronika és az elektromos járművek. Noha kívánatos jellemzőkkel rendelkeznek és felülmúlják a kereskedelemben beszerezhető egyéb technológiákat, ezek azonban problémáik nélkül vannak.

A lítium-ion akkumulátorok megfelelő feltételek mellett veszélyesen felrobbanhatnak. Ez nagy aggodalomra ad okot. Potenciális veszélyük olyan, hogy a légitársaságok ezt az akkumulátor-technológiát csak kézipoggyászban engedélyezik.

Amikor a Li-ion akkumulátorok felrobbanásának témája felmerül, a hírhedt Samsung Galaxy Note 7 azonnal eszébe jut. Ennek számos eleme végül felidézte a Samsung készüléket egyszerűen felrobbant.

Felrobbant a felrobbanó fedélzeti táblákkal kapcsolatos vita. A két forgatókönyv közötti közös nevező az, hogy a robbanások hibás Li-ion akkumulátorok következményei voltak.

Noha ez a 2 eset nagy figyelmet kapott, addig más eszközök, amelyek Li-ion elemeket tartalmaztak, felrobbantak korábban. Noha ez ritka a megfelelő minőségű ellenőrzött akkumulátorokkal, a robbantó Li-ion akkumulátor komoly veszély, amelyet nem szabad enyhén venni.

A Drexeli Egyetem kutatóinak egy csoportja felismerte, hogy továbbra is fennállnak az ezzel az akkumulátor-technológiával kapcsolatos kockázatok, és érdekes csavart fel a történetre. Gyémántot használnak az elemek stabilitásának javításához! Nagyon szeretnék mindent elmondani erről az újszerű megoldásról, de először nézzük át néhány háttérinformációt.

Az akkumulátor fő alkotóelemei a következők:

  • Pozitív és negatív kapcsok: Ezek az elektromos berendezések érintkezési pontjai. Ezek lehetővé teszik az elektromos áram átvitelét az akkumulátorról a berendezésre.
  • Anód és katód: Az elektródokon kémiai reakciók lépnek fel, amelyek felelősek az áram létrehozásáért.
  • Elektrolit: Ez egy közeg, amely lehetővé teszi a töltés áramlását a katód és az anód között.

Hogyan bomlanak el, és aztán felrobbannak a lítium-ion akkumulátorok

A lítium-ion akkumulátorok robbanása elsősorban a pozitív és negatív kapcsok rövidzárlatának következménye. Az elemek belsejében dendritnek nevezett struktúrák kialakulása ezeket a rövidzárlatot okozhatja.

A rövidzárlat egy elektromos kapcsolat, amely túlzott áramot okoz és hőt termel.

A dendritek olyan felhalmozódások, amelyek egy Li-ion akkumulátor belsejében képződhetnek.

Alapvetően ezek a dendritek rövidre zárják az akkumulátor pozitív és negatív kivezetéseit, nagy hőmennyiséget generálva és meggyújtva az akkumulátor belsejében lévő elektrolitot.

A legtöbb elektrolit gyúlékony. Gyulladás esetén az elektrolit általában robbanást okoz.

Biztonsági intézkedések

Szerencsére a biztonsági mechanizmusok léteznek a kiváló minőségű Li-ion akkumulátorokban.

Jelenlegi intézkedések

A dendrit képződésének megakadályozása érdekében a jelenleg forgalomban lévő Li-ion akkumulátorok grafit elektródát használnak, amelyet lítiummal töltöttek fel. Noha ez a konfiguráció elnyomja a dendrit képződését, csökkenti az akkumulátor energia sűrűségét is.

Ha ez az elektróda tiszta lítiumból készül, az akkumulátorok kapacitása körülbelül 10-szerese lenne. Ugyanakkor nagyobb valószínűséggel robbant fel, mert megnövekszik a dendrit képződés lehetősége.

Ez a módszer elég hatékony. Ugyanakkor az alacsonyabb színvonalú akkumulátorok általában nem megfelelőek, ami robbanást okozhat. Noha ez a helyzet, a következőkben ismertetett módszer potenciálisan még jobb biztonsági mechanizmust jelenthet.

A Drexel kutatói új megoldás

A Drexel csapata új megoldást fejlesztett ki a tiszta lítium energia sűrűségének fenntartására, miközben javítja a biztonságot. Olyan akkumulátort terveztek, amely tiszta lítium elektródot használ. Annak érdekében, hogy megakadályozzák a dendrit képződését, az elektrolit-oldatot nanodammákkal felitatják.

A Nanodiamonds rendkívül kicsi gyémántok.

A nano-gyémántok drasztikusan csökkentik az elektródokon a dendrit képződéséhez vezető kémiai reakció kockázatát. Az akkumulátor lemerülésekor a lítium az egyik elektródra van bevonva. A nanodimanták megkönnyítik az egyenletes bevonatot, megakadályozva a dendriteket.

Végső gondolatok

A csoport elismeri, hogy bár ez a módszer tesztek alapján meglehetősen hatékony, nehéz azt mondani, hogy módszerük teljes mértékben kiküszöböli a dendrit képződését. Ennek ellenére ez a módszer meglehetősen ígéretes, mivel fokozza a biztonságot és nagyobb kapacitású akkumulátort tesz lehetővé.