جدید باتری لیتیوم اتهامات سریع تر کاهش می دهد خطر ابتلا دستگاه انفجار

باتری های تلفن همراه اغلب حرارت بالا و در زمان می تواند پشت سر هم به شعله های آتش. در اکثر موارد مقصر در پشت این حوادث می توان به باتری های لیتیوم. با وجود ارائه طولانی مدت جریان الکتریکی است که می تواند نگه داشتن دستگاه های مجهز کردن باتری های لیتیوم می تواند در داخل اتصال کوتاه و حرارت تا دستگاه.

محققان در تگزاس A&M دانشگاه باید اختراع یک تکنولوژی است که می تواند به جلوگیری از باتری های لیتیوم از حرارت و شکست. خود را از نانولوله کربنی برای طراحی باتری رسانا صفحه به نام آند را قادر می سازد امن ذخیره سازی مقدار زیادی از باتری لیتیوم یون در نتیجه کاهش خطر آتش سوزی. بیشتر آنها گفتند که خود را جدید آند معماری کمک خواهد کرد که باتری های لیتیوم شارژ سریع تر از زمان تجاری در دسترس باتری.

"ما در حال طراحی نسل بعدی برای آند باتری های لیتیوم است که در حال کارآمد در تولید بزرگ و پایدار جریان مورد نیاز را به سرعت شارژ دستگاه" گفت: Juran Noh, یک دانشجوی کارشناسی ارشد علوم مواد در دکتر Choongho یو آزمایشگاه در Mike J. Walker '66 گروه مهندسی مکانیک. "همچنین این معماری جدید مانع لیتیوم از جمع خارج آند که در طول زمان می تواند باعث ناخواسته تماس بین محتویات باتری دو محفظه است که یکی از علل عمده دستگاه انفجار است."

نتایج خود را منتشر شده در شماره ماه مارس مجله Nano Letters.

هنگامی که باتری های لیتیوم در استفاده از ذرات حرکت بین باتری دو محفظه. الکترون ها داده می شود تا توسط لیتیوم اتم حرکت از یک طرف به باتری دیگر. از سوی دیگر لیتیوم یون های سفر جهت دیگر. زمانی که شارژ باتری لیتیوم یون و الکترون های خود را از بازگشت به محفظه اصلی.

از این رو اموال آند یا هادی الکتریکی که خانه های لیتیوم یون های درون باتری نقش تعیین کننده در باتری خواص. معمولا استفاده می شود آند مواد گرافیت است. در این آند لیتیوم یون های قرار داده شده بین لایه های گرافیت. اما Noh گفت: این طرح محدودیت مقدار لیتیوم یون است که می تواند ذخیره شده در آند و حتی نیاز به انرژی بیشتری به جلو یون از گرافیت در طول شارژ.

این باتری نیز بیشتر موذی مشکل است. گاهی اوقات لیتیوم یون نیست به طور مساوی سپرده در آند. آنها با تجمع در آند سطح در تکه تشکیل درخت مانند ساختار به نام دندریت ها. در طول زمان رشد دندریت ها و در نهایت پیرس از طریق مواد است که جدا از باتری را دو محفظه. این نقض باعث می شود که باتری به مدار کوتاه و می توانید دستگاه را به آتش کشیده. رشد دندریت ها نیز تاثیر می گذارد باتری عملکرد با مصرف لیتیوم یون ارائه آنها در دسترس نیست برای ایجاد یک جریان.

Noh گفت: یکی دیگر از آند طراحی شامل استفاده از خالص لیتیوم فلزی به جای گرافیت. در مقایسه با گرافیت آند کسانی که با لیتیوم فلزی بسیار بالاتر محتوای انرژی هر واحد جرم یا چگالی انرژی. اما آنها بیش از حد می تواند شکست در همان فاجعه بار راه با توجه به تشکیل دندریت ها.

برای حل این مشکل, Noh و هم تیمی های طراحی شده با استفاده از آند به شدت رسانا مواد سبک وزن به نام نانولوله های کربنی. این نانولوله کربنی داربست شامل فاصله یا خلل و فرج برای لیتیوم یون را وارد کنید و سپرده. این ساختار نمی اتصال به باتری لیتیوم یون های مثبت.

از این رو آنها ساخته شده و دو نفر دیگر از نانولوله کربنی آند با کمی سطح های مختلف شیمی -- یک رنگ و لعاب با فراوانی مولکولی گروه است که می تواند با اتصال به باتری لیتیوم یون و دیگری که تا به حال همان مولکولی گروه اما در یک مقدار کوچکتر. با این آند آنها ساخته شده در باتری به آزمون گرایش به فرم دندریت ها.

همانطور که انتظار می رود این محققان نشان داد که داربست ساخته شده با فقط نانولوله های کربنی نیست اتصال به باتری لیتیوم یون هست. در نتیجه وجود دارد تقریبا هیچ سنگ درخت وار سازند اما این باتری توانایی تولید بزرگ جریان نیز به خطر بیافتد. از سوی دیگر داربست با بیش از اتصال مولکول های تشکیل بسیاری از دندریت کوتاه باتری طول عمر.

اما نانولوله کربنی آند با یک مقدار بهینه از اتصال مولکول مانع تشکیل دندریت ها. علاوه بر گسترده مقدار لیتیوم یون می تواند اتصال و گسترش در طول داربست سطح موجب تقویت باتری توانایی تولید بزرگ و پایدار جریان.

"هنگامی که اتصال مولکولی گروه فراوان لیتیوم خوشههای فلزی ساخته شده از لیتیوم یون تا پایان فقط گرفتگی منافذ روی داربست" گفت: Noh. "اما زمانی که ما تا به حال تنها مقدار مناسبی از این اتصال مولکول های ما می تواند 'بازکردن' کربن نانولوله داربست فقط در مکان های خاصی اجازه می دهد لیتیوم یون را از طریق اتصال به تمام سطح داربست به جای تجمع در سطح خارجی از آند و فرم دندریت."

Noh گفت که خود را بالا انجام آند جریان رسیدگی به بیش از پنج بار به صورت تجاری در دسترس باتری های لیتیوم. او اشاره کرد این ویژگی بسیار مفید است برای مقیاس بزرگ باتری مانند کسانی که مورد استفاده در اتومبیل های الکتریکی که نیاز به شارژ سریع.

"ساختمان لیتیوم فلز آند که امن هستند و طول عمر طولانی بوده و یک چالش علمی برای بسیاری از دهه گفت:" Noh. "به آند ما را توسعه داده اند غلبه بر این موانع و, مهم, گام اولیه به سمت برنامه های کاربردی تجاری از لیتیوم فلزی باتری."

###

دیگر نویسندگان در این پژوهش عبارتند از: Jian قهوهای مایل به زرد از مهندسی مکانیک; و Digvijay راجندرا Yadav پنگ وو و دکتر کلوین شیه در علم مواد و مهندسی.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.