Батареи сотового телефона часто нагреваться и, порой, может загореться. В большинстве случаев виновником подобных инцидентов может быть прослежена до литиевых батарей. Несмотря на то, обеспечивая продолжительный электрический ток, который может держать устройство, литиевые батареи могут внутренне короткое замыкание, нагревание устройства.
Исследователи из Техасского университета изобрели технологию, которая сможет предотвратить литиевые батареи от отопления и не. Их конструкция углеродных нанотрубок на проводящих батареи пластины, называется анодом, позволяет безопасного хранения большого количества ионов лития, тем самым снижая риск возникновения пожара. Кроме того, они заявили, что их новая архитектура анод поможет литиевые батареи заряжаются быстрее, чем современные серийно выпускаемые аккумуляторы.
«Мы разработали следующее поколение анодов для литиевых батарей, которые эффективны при производстве больших и постоянных токов, необходимых для быстрой зарядки устройств», — сказал Юран Нох, материал наук аспирант в лаборатории доктора Choongho Ю В И. Майк Уокер ’66 факультет машиностроения. «Кроме того, эта новая архитектура предотвращает от накопления лития вне анодов, которые с течением времени могут вызвать непреднамеренный контакт между содержимым двух отсеков батареи, которая является одной из основных причин взрыва устройства».
Их результаты были опубликованы в мартовском выпуске журнала письма нано.
Когда литиевые батареи используются, заряженные частицы движутся между двумя отсеками батареи. Электроны бросил атомами лития перемещаются от одной стороны батареи на другую. С другой стороны, ионы лития путешествовать в другом направлении. При зарядке аккумулятора ионы лития и электроны вернуться в исходное отделение.
Следовательно, собственность анода, или электрический проводник, что домов ионов лития внутри батареи, играет решающую роль в свойствах аккумулятора. Часто используемого материала анода графита. В эти аноды, ионы лития вставляются между слоями графита. Однако, но сказал, что эта конструкция ограничивает количество ионов лития, которые могут быть сохранены в анод и даже требует больше энергии, чтобы вытащить ионов из графита во время зарядки.
Эти батареи также имеют более коварные проблемы. Иногда ионы лития не равномерно осаждаются на аноде. Напротив, они накапливаются на анодной поверхности в куски, образуя древовидные структуры, называемые дендритами. С течением времени, дендриты растут и в конечном итоге пробить материал, который разделяет два отсека аккумулятора. Это нарушение приводит аккумулятор к короткому замыканию и может поджечь устройство. Растущие дендриты также повлиять на производительность батареи, потребляя ионов лития, что делает их недоступными для генерации тока.
НОХ сказал другой конструкции анода предполагает использование чистого металлического лития вместо графита. По сравнению с графитовыми анодами, с литий-металлические имеют гораздо более высокое содержание энергии на единицу массы, или плотности энергии. Но они тоже могут таким же катастрофическим образом из-за образования дендритов.
Чтобы решить эту проблему, но и ее товарищи по команде разработаны аноды через высокопроводящий, легкие материалы, называемые углеродные нанотрубки. Эти леса углеродных нанотрубок содержат пробелы или поры для ионов лития для входа и депозита. Тем не менее, эти структуры не привязать к литий-ионы благоприятно.
Таким образом, они сделали два других углеродных нанотрубок анодов с несколько иной химический состав поверхностных-одно пронизан обилием молекулярных групп, которые могут связываться с ионами лития и другой такой же молекулярных групп, но в меньшем количестве. С этими анодами, строили батареи, чтобы проверить склонность к форме дендритов.
Как и ожидалось, исследователи обнаружили, что леса сделаны только углеродные нанотрубки не связываются с ионами лития хорошо. Следовательно, почти не было образования дендрита, но способность аккумулятора вырабатывать большие токи была также нарушена. С другой стороны, леса с избытком связывания молекул образуется много дендритов, сокращая срок службы аккумулятора.
Однако углеродные нанотрубки аноды с оптимальным количеством связывания молекул предотвратить образование дендритов. Кроме того, огромное количество ионов лития может связать и вдоль эшафота поверхности, тем самым повышая способность аккумулятора вырабатывать большие, устойчивые течения.
«Когда связывание молекулярных групп в изобилии, литий-металлические кластеры делаются из ионов лития в конечном итоге просто закупоривать поры на эшафоты», — сказал Нох. «Но когда у нас был только нужное количество этих связывающих молекул, мы можем ‘распаковать’ углеродные нанотрубки леса в определенных местах, позволяя ионы лития, чтобы прийти через и привязать на всю поверхность леса, а не накапливаются на внешней поверхности анода и образуют дендриты.»
Но сказано, что их наивысшие показатели аноды ручки токи в пять раз больше, чем имеющиеся в продаже литиевые батареи. Она отметила, Эта функция особенно полезна для крупных батарей, таких как те, которые используются в электромобилях, которые требуют быстрой зарядки.
«Здания литий-металлических анодов, которые являются безопасными и имеют длительный жизненный цикл был научной проблемой в течение многих десятилетий», — сказал Нох. «Аноды мы разработали преодолеть эти препятствия и важный, первый шаг в сторону коммерческого применения литий-металлических батарей.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!