Литий-ионные аккумуляторы являются печально известной для разработки внутренних коротких замыканий, которые могут разжечь батареи жидких электролитов, что приводит к взрывам и пожарам. Инженеры из Университета Иллинойса разработали прочной полимерной основе электролита, который может самовосстанавливаться после повреждений, и материал также могут быть переработаны без использования агрессивных химикатов или высоких температур.
Новое исследование, которое могло бы помочь производителям продуктов переработки, самоисцеления коммерческие батареи, опубликованы в Журнале Американского химического общества.
Как литий-ионные аккумуляторы пройти через несколько циклов заряда и разряда, они развиваются крошечные, branchlike структуры твердых литий называемые дендриты, говорят исследователи. Эти структуры уменьшить срок службы батареи, причиной горячих точек и коротких замыканий, а иногда вырастают достаточно большие, чтобы проколоть внутренние части аккумулятора, в результате взрывных химических реакций между электродами и электролитом жидкостей.
Там был толчок химики и инженеры замена жидкого электролита в литий-ионных аккумуляторах с твердыми материалами, такими как керамика или полимеры, говорят исследователи. Однако, многие из этих материалов являются жесткими и хрупкими, что приводит к плохому электролита в контакте с электродами и снижается проводимость.
«Твердый Ион-проводящие полимеры являются одним из вариантов развития неликвидных электролиты», — сказал Брайан Цзинь, материаловедения и инженерии аспирант и соавтор исследования. «Но в условиях высоких температур внутри батареи может растопить самое полимеров, опять же в результате дендриты и неудачи».
Последние исследований были получены твердые электролиты с помощью сетки из полимерных Стренг, которые сшиты в виде резиновой литий-проводник. Этот метод задержки роста дендритов, однако, эти материалы являются сложными и не могут быть восстановлены и исцелены после повреждения, сказал Джинг.
Для решения этой проблемы исследователи разработали сеть полимерным электролитом, в котором кросс-линк точка может проходить обменные реакции и пряди замены полимера. В отличие от линейных полимеров, эти сети на самом деле сделать жестче при нагреве, который может минимизировать проблему дендрит, говорят исследователи. Кроме того, они могут быть легко разбиты и переосаждали в сетевую структуру после повреждений, делая их переработке, и они восстанавливают проводимость после повреждения, потому что они самовосстанавливающиеся.
«Это новая сеть полимера также показывает замечательное свойство, что как электропроводность и жесткость увеличится с отоплением, чего не наблюдается у обычных полимерных электролитов», — сказал Джинг.
«Большинство полимеров требуют сильных кислот и высоких температур, чтобы разрушить», — сказал материаловедения и инженерии, профессор и ведущий автор Кристофер Эванс. «Наш материал растворяется в воде при комнатной температуре, что делает его очень энергоэффективным и экологически чистый процесс.»
Команда исследовали теплопроводность нового материала и найти его потенциал в качестве эффективного электролита батареи, чтобы быть перспективной, исследователи говорят, но признают, что необходима дальнейшая работа, прежде чем он может быть использован в батареях, которые сопоставимы к тому, что сегодня в использовании.
«Я думаю, что эта работа представляет собой интересную платформу для других испытаний», — сказал Эванс. «Мы использовали очень специфической химией и очень специфическим динамическим облигаций в наши полимера, но мы думаем, что эта платформа может быть изменена для использования с многих других химических процессов для изменения проводимости и механических свойств.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!