Android

Αποτροπή έκρηξης μπαταριών ιόντων λιθίου με διαμάντια

Ισπανία: Οι Σοσιαλιστές καταψήφισαν τον Ραχόι στην πρώτη ψηφοφορία - world

Ισπανία: Οι Σοσιαλιστές καταψήφισαν τον Ραχόι στην πρώτη ψηφοφορία - world

Πίνακας περιεχομένων:

Anonim

Σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες μπαταριών, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου (Li-ion) έχουν σχετικά υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και μεγάλη διάρκεια ζωής. Η ανάπτυξή τους με την πάροδο των χρόνων τους επέτρεψε να είναι η τεχνολογία μπαταριών της επιλογής τους σε διάφορους τομείς.

Αυτά περιλαμβάνουν την τροφοδοσία φορητών ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών οχημάτων. Ενώ διαθέτουν επιθυμητά χαρακτηριστικά και υπεραποδίδουν άλλη εμπορικά διαθέσιμη τεχνολογία, δεν είναι όμως χωρίς τα προβλήματά τους.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να εκραγούν επικίνδυνα υπό τις κατάλληλες συνθήκες. Αυτό προκαλεί μεγάλη ανησυχία. Ο δυνητικός τους κίνδυνος είναι τέτοιος που οι αεροπορικές εταιρείες επιτρέπουν μόνο αυτή την τεχνολογία μπαταριών σε αποσκευές μεταφοράς.

Όταν εμφανιστεί το θέμα των εκρηκτικών μπαταριών ιόντων λιθίου, το περίφημο Samsung Galaxy Note 7 έρχεται αμέσως στο μυαλό. Πολλές μπαταρίες αυτής της συσκευής Samsung που ανακαλείται τελικά απλώς εξερράγησαν.

Η διαμάχη που σχετίζεται με την εκτόξευση hoverboards επίσης αναδύεται. Ο κοινός παρονομαστής μεταξύ αυτών των δύο σεναρίων είναι ότι οι εκρήξεις ήταν αποτέλεσμα ελαττωματικών μπαταριών ιόντων λιθίου.

Ενώ οι δύο αυτές περιπτώσεις έλαβαν μεγάλη προσοχή, άλλες συσκευές που περιέχουν μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν εκραγεί πριν. Παρόλο που είναι σπάνιο με σωστά ελεγχόμενες μπαταρίες, μια εκρηκτική μπαταρία ιόντων λιθίου αποτελεί σοβαρό κίνδυνο που δεν πρέπει να ληφθεί ελαφρώς.

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Drexel αναγνώρισε ότι εξακολουθούν να υπάρχουν κίνδυνοι που συνδέονται με αυτή την τεχνολογία μπαταριών και έχουν καταλήξει σε μια ενδιαφέρουσα συστροφή σε αυτή την ιστορία. Χρησιμοποιούν διαμάντια για να κάνουν τις μπαταρίες πιο σταθερές! Θέλω πραγματικά να σας πω όλα σχετικά με αυτή τη νέα λύση, αλλά πρώτα, ας δούμε κάποιες βασικές πληροφορίες.

Τα κύρια εξαρτήματα μιας μπαταρίας έχουν ως εξής:

  • Θετικοί και αρνητικοί ακροδέκτες: Αυτά είναι τα σημεία επαφής για τον ηλεκτρικό εξοπλισμό. Επιτρέπουν τη διέλευση της ηλεκτρικής ενέργειας από τη μπαταρία στον εξοπλισμό.
  • Άνοδος και κάθοδος: Χημικές αντιδράσεις συμβαίνουν σε αυτά τα ηλεκτρόδια τα οποία είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία ρεύματος.
  • Ηλεκτρολύτης: Αυτό είναι ένα μέσο που επιτρέπει τη ροή του φορτίου μεταξύ της καθόδου και της ανόδου.

Πώς αποτυγχάνουν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου και στη συνέχεια εκραγούν

Οι εκρήξεις σε μπαταρίες ιόντων λιθίου εμφανίζονται κυρίως λόγω βραχυκυκλώματος των θετικών και αρνητικών τερματικών. Ο σχηματισμός δομών που ονομάζονται δενδρίτες στο εσωτερικό των μπαταριών μπορεί να προκαλέσει αυτά τα βραχυκυκλώματα.

Ένα βραχυκύκλωμα είναι μια ηλεκτρική σύνδεση που προκαλεί υπερβολική ροή ρεύματος και παράγει θερμότητα.

Οι δενδρίτες είναι συσσωρευτές που μπορούν να σχηματιστούν στο εσωτερικό μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου.

Ουσιαστικά, αυτοί οι δενδρίτες βραχυκυκλώνουν τους θετικούς και αρνητικούς ακροδέκτες της μπαταρίας, δημιουργώντας μεγάλες ποσότητες θερμότητας και ανάφλεξης του ηλεκτρολύτη στο εσωτερικό της μπαταρίας.

Οι περισσότεροι ηλεκτρολύτες είναι εύφλεκτοι. Όταν αναφλεγεί, ένας ηλεκτρολύτης συνήθως προκαλεί έκρηξη.

Μέτρα ασφαλείας

Ευτυχώς μέτρα ασφαλείας μηχανισμούς υπάρχουν σε υψηλής ποιότητας μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Τρέχοντα Μέτρα

Για να αποφευχθεί ο σχηματισμός δενδριτών, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που κυκλοφορούν σήμερα στην αγορά χρησιμοποιούν ηλεκτρόδιο γραφίτη το οποίο είναι γεμάτο με λίθιο. Ενώ αυτή η διαμόρφωση, καταστέλλει τον σχηματισμό δενδριτών, μειώνει επίσης την ενεργειακή πυκνότητα της μπαταρίας.

Εάν το ηλεκτρόδιο είναι κατασκευασμένο από καθαρό λίθιο, οι μπαταρίες θα έχουν περίπου 10 φορές την τρέχουσα χωρητικότητά τους. Ωστόσο, θα ήταν επίσης πιο πιθανό να εκραγούν εξαιτίας αυξημένων δυνατοτήτων σχηματισμού δενδριτών.

Αυτή η μέθοδος είναι αρκετά αποτελεσματική. Ωστόσο, οι μπαταρίες χαμηλής ποιότητας δεν τείνουν να το αποκτήσουν αρκετά σωστές, πράγμα που μπορεί να οδηγήσει σε εκρήξεις. Ενώ αυτό συμβαίνει, η μέθοδος που περιγράφεται στη συνέχεια θα μπορούσε ενδεχομένως να είναι ένας ακόμα καλύτερος μηχανισμός ασφάλειας.

Drexel Ερευνητές Νέα λύση

Η ομάδα Drexel έδωσε μια νέα λύση για να διατηρήσει την ενεργειακή πυκνότητα καθαρού λιθίου ενώ παράλληλα ενίσχυσε την ασφάλεια. Σχεδίασαν μια μπαταρία που χρησιμοποιεί ένα καθαρό ηλεκτρόδιο λιθίου. Για να εξουδετερώσουν τον σχηματισμό δενδριτών, εγχύουν το διάλυμα ηλεκτρολύτη με νανοδιαμάντια.

Τα νανοδιαμάντια είναι εξαιρετικά μικρά διαμάντια.

Τα νανοδιαδιατάγματα μειώνουν δραστικά τον κίνδυνο χημικής αντίδρασης που εμφανίζεται στα ηλεκτρόδια με αποτέλεσμα τον σχηματισμό δενδριτών. Το λίθιο επικαλύπτεται σε ένα από τα ηλεκτρόδια κατά τη διάρκεια της εκκένωσης της μπαταρίας. Τα νανοδιαμάντια διευκολύνουν την ομοιόμορφη επικάλυψη, εμποδίζοντας τους δενδριτών.

Τελικές σκέψεις

Η ομάδα παραδέχεται ότι ενώ αυτή η μέθοδος είναι αρκετά αποτελεσματική με βάση τις δοκιμές, είναι δύσκολο να πούμε ότι η μέθοδος τους θα εξαλείψει τελείως τον σχηματισμό δενδριτών. Με αυτό που λέγεται, αυτή η μέθοδος είναι αρκετά ελπιδοφόρα, καθώς ενισχύει την ασφάλεια και επιτρέπει τη χρήση μπαταρίας μεγαλύτερης χωρητικότητας.