Pag-iwas sa pagsabog ng baterya ng lithium-ion na may mga diamante

Kumpara sa iba pang mga teknolohiya ng baterya, ang mga baterya ng Lithium ion (Li-ion) ay may medyo mataas na density ng enerhiya at mahabang buhay. Ang kanilang pag-unlad sa mga nakaraang taon ay nagpapagana sa kanila na maging teknolohiya ng pagpili ng baterya sa isang bilang ng mga lugar.

Kasama dito ang pag-powering portable electronics, at mga de-koryenteng sasakyan. Habang nagtataglay sila ng kanais-nais na mga katangian at higit pa sa iba pang magagamit na teknolohiya, hindi sila nang wala ang kanilang mga problema.

Ang mga baterya ng Li-ion ay maaaring mapanganib na sumabog sa ilalim ng tamang mga kondisyon. Ito ay sanhi ng labis na pagkabahala. Ang kanilang potensyal na panganib ay tulad na pinahihintulutan lamang ng mga airline na ang teknolohiyang baterya na ito ay may dala-dala na bagahe.

Kapag ang paksa ng pagsabog ng mga baterya ng Li-ion ay umangat, ang kaakit-akit na Samsung Galaxy Tandaan 7 ay nasa isip sa isip. Maraming mga baterya ng kalaunan ay naalala ang aparato ng Samsung na sumabog lamang.

Ang kontrobersya na nauugnay sa sumasabog na hoverboards ay nag-pop up din. Ang karaniwang denominador sa pagitan ng 2 mga sitwasyong ito ay ang pagsabog ay bilang resulta ng mga kamalian na baterya ng Li-ion.

Habang ang mga 2 kaso na ito ay nakatanggap ng maraming pansin, ang iba pang mga aparato na naglalaman ng mga baterya ng Li-ion ay sumabog bago. Bagaman ito ay bihirang may maayos na kalidad na mga kontrol na baterya, ang isang sumasabog na baterya ng Li-ion ay isang malubhang panganib na hindi dapat gaanong gaanong gawi.

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Drexel University ay kinikilala na may mga panganib pa rin na nauugnay sa teknolohiyang baterya na ito at nagkaroon ng isang kawili-wiling timpla sa kuwentong ito. Gumagamit sila ng mga diyamante upang gawing mas matatag ang mga baterya! Nais kong sabihin sa iyo ang lahat tungkol sa solusyon sa nobela na ito ngunit una, dumaan tayo sa ilang impormasyon sa background.

Ang mga pangunahing sangkap ng isang baterya ay ang mga sumusunod:

• Positibo at negatibong mga terminal: Ito ang mga punto ng contact para sa mga de-koryenteng kagamitan. Pinapayagan nila ang koryente na dumaan mula sa baterya hanggang sa kagamitan.
• Anode at katod: Ang mga reaksiyong kemikal ay nangyayari sa mga electrodes na responsable para sa henerasyon ng isang kasalukuyang.
• Electrolyte: Ito ay isang daluyan na nagbibigay-daan para sa daloy ng singil sa pagitan ng katod at anode.

Paano Nabigo ang Mga baterya ng Lithium Ion at Kasunod na Sumabog

Ang mga pagsabog sa mga baterya ng Li-ion ay pangunahing nangyayari dahil sa maikling circuiting ng positibo at negatibong mga terminal. Ang pagbuo ng mga istraktura na tinatawag na dendrite sa loob ng mga baterya ay maaaring maging sanhi ng mga maiikling circuit.

Ang isang maikling circuit ay isang koneksyon sa koryente na nagiging sanhi ng labis na kasalukuyang daloy at bumubuo ng init.

Ang mga Dendrites ay mga build-up na maaaring mabuo sa loob ng isang Li-ion na baterya.

Mahalaga, ang mga dendrites na maikling circuit ay ang positibo at negatibong mga terminal ng baterya, na bumubuo ng malaking halaga ng init at binabalewala ang electrolyte sa loob ng baterya.

Karamihan sa mga electrolyte ay nasusunog. Kapag hindi pinapansin, ang isang electrolyte ay karaniwang magiging sanhi ng pagsabog.

Mga Panukala sa Kaligtasan

Nagpapasalamat na sinusukat ang mga mekanismo ng kaligtasan na umiiral sa mataas na kalidad na mga baterya ng Li-ion.

Kasalukuyang Mga Panukala

Upang maiwasan ang pagbuo ng dendrite, ang mga baterya ng Li-ion na kasalukuyang nasa merkado ay gumagamit ng isang grapayt na elektrod na puno ng Lithium. Habang ang pagsasaayos na ito, pinipigilan ang pagbuo ng dendrite, binabawasan din nito ang density ng enerhiya ng baterya.

Kung ang elektrod na ito ay gawa sa purong Lithium, ang mga baterya ay magkakaroon ng halos 10 beses sa kanilang kasalukuyang kapasidad. Gayunpaman, mas malamang na sila ay sumabog dahil sa isang pagtaas ng potensyal para sa pagbuo ng dendrite.

Ang pamamaraang ito ay medyo epektibo. Gayunpaman, ang mga baterya ng sub par kalidad ay may posibilidad na hindi makuha ito ng tama na maaaring magresulta sa mga pagsabog. Habang ito ang kaso, ang pamamaraan na inilarawan sa susunod ay maaaring maging isang mas mahusay na mekanismo ng kaligtasan.

Solusyon ng Nobela ng Drexel

Ang koponan ng Drexel ay may isang solusyon sa nobela upang mapanatili ang density ng enerhiya ng purong Lithium habang pinapahusay ang kaligtasan. Dinisenyo nila ang isang baterya na gumagamit ng purong Lithium electrode. Upang masugpo ang pagbuo ng dendrite, inilalabag nila ang solusyon ng electrolyte sa mga nanodiamonds.

Ang mga nanodiamond ay napakaliit na mga diamante.

Ang mga nanodiamonds ay mabawasan ang panganib ng reaksyon ng kemikal na nagaganap sa mga electrodes na nagreresulta sa pagbuo ng dendrite. Ang Lithium ay pinahiran sa isa sa mga electrodes sa pag-alis ng baterya. Ang mga nanodiamond ay pinadali ang isang pantay na patong, na pumipigil sa mga dendrite.

Pangwakas na Kaisipan

Inamin ng pangkat na kahit na ang pamamaraang ito ay medyo epektibo batay sa kanilang mga pagsubok, mahirap sabihin na ang kanilang pamamaraan ay ganap na puksain ang pagbuo ng dendrite. Gamit ang sinabi, ang pamamaraang ito ay lubos na nangangako dahil pinapahusay nito ang kaligtasan at nagbibigay-daan para sa isang mas mataas na kapasidad ng baterya.