ei kommentteja

Tutkijat kehittävät uuden materiaalin, jonka avulla litium-akut voidaan parantaa itsestään helposti

Litium-akut ovat pahamaineisia siitä, että ne luovat sisäisiä sähköisiä oikosulkuja, jotka voivat sytyttää akun nestemäiset elektrolyytit ja johtaa räjähdyksiin ja tulipaloihin.

Illinoisin yliopiston insinöörit ovat kuitenkin kehittäneet kiinteän polymeeripohjaisen elektrolyytin, joka voi itseparantua vaurioiden jälkeen – ja materiaali voidaan myös kierrättää käyttämättä ankaria kemikaaleja tai korkeita lämpötiloja.

Litium akkujen vaarat

Uusi tutkimus, joka voi auttaa valmistajia tuottamaan kierrätettäviä materiaaleja eli tässä tapauksessa itsestään paranevia kaupallisia paristoja, julkaistaan ​​Journal of the American Chemical Society -lehdessä. Kun litium-ioni-akut käyvät läpi useita lataus- ja purkausjaksoja, ne kehittävät pieniä, haaramaisia ​​kiinteän litiumrakenteita, nimeltään dendriittejä, tutkijat kertoivat.

Nämä rakenteet lyhentävät akun käyttöikää, aiheuttavat kuumia pisteitä ja sähköisiä oikosulkuja ja kasvavat joskus riittävän suuriksi akun sisäosien puhkaisemiseksi aiheuttaen räjähtäviä kemiallisia reaktioita elektrodien ja elektrolyyttinesteiden välillä.

Lue myös: Tiede kertoo, mistä elämän tarkoitus rakentuu?

Akut uudistukseen

Kemistit ja insinöörit ovat pyrkineet korvaamaan litium-ioni-akkujen nestemäiset elektrolyytit kiinteillä materiaaleilla, kuten keramiikalla tai polymeereillä, tutkijat kertoivat. Kuitenkin monet näistä materiaaleista ovat jäykkiä ja hauraita, mikä johtaa huonoon elektrolyytti-elektrodikontaktiin ja vähentyneeseen johtavuuteen.

”Kiinteät ioneja johtavat polymeerit ovat yksi vaihtoehto kehittää ei-nestemäisiä elektrolyyttejä”, materiaalitieteen ja tekniikan jatko-opiskelija ja opinto-kirjoittaja. “Mutta korkean lämpötilan olosuhteet akun sisällä voivat sulattaa useimmat polymeerit, aiheuttaen jälleen dendriittejä ja rikkoutumisia.”

Monia keinoja on kokeiltu

Aikaisemmat tutkimukset ovat tuottaneet kiinteitä elektrolyyttejä käyttämällä verkkomaisia polymeerilankoja, jotka on silloitettu muodostaen kumisen litiumjohtimen. Tämä menetelmä viivästää dendriittien kasvua; nämä materiaalit ovat kuitenkin monimutkaisia, eikä niitä voida hyödyntää tai parantaa parantuneiden vaurioiden jälkeen, asiantuntija sanoo.

Tämän kysymyksen ratkaisemiseksi tutkijat kehittivät verkkopolymeerielektrolyytin, jossa siloituspiste voi käydä vaihtoreaktioissa ja vaihtaa polymeerin juosteita. Toisin kuin lineaariset polymeerit, nämä verkot todella jäykistyvät kuumentuessa, mikä voi mahdollisesti minimoida dendriittiongelman, tutkijat sanoivat. Lisäksi ne voidaan helposti hajottaa ja hajottaa uudelleen verkottuneeksi rakenteeksi vaurioiden jälkeen, jolloin ne ovat kierrätettäviä, ja ne palauttavat johtokyvyn vaurioitumisen jälkeen, koska ne parantavat itseään.

Valoa tunnelin päässä

“Tämä uusi verkkopolymeeri osoittaa myös sen merkittävän ominaisuuden, että sekä johtavuus että jäykkyys lisääntyvät kuumentuessa, mitä ei ole tavanomaisissa polymeerielektrolyyteissä”, tutkija sanoo.

“Useimmat polymeerit vaativat hajoamiseen vahvoja happoja ja korkeita lämpötiloja”, sanoi materiaalitieteen ja tekniikan professori ja johtava kirjailija. “Materiaalimme liukenee veteen huoneenlämpötilassa, joten se on erittäin energiatehokas ja ympäristöystävällinen prosessi.”

Vaikka tutkijat myöntävät, että ennen materiaalin käyttöä akkuissa, jotka ovat verrattavissa nykyiseen käyttöön, tarvitaan enemmän työtä, ryhmä testasi uuden materiaalin johtavuuden ja havaitsi sen potentiaalin tehokkaana akkuelektrolyytinä olevan erityisen lupaava.

Tämä sivusto käyttää evästeitä palveluiden toimittamisessa, mainosten personoinnissa ja liikenteen analysoinnissa. Sivuston käyttötiedot lähetetään Googlelle. Käyttämällä sivustoa hyväksyt evästeiden käytön. Lisätietoa

Lisätietoa löydät osoitteesta: https://www.google.com/policies/technologies/cookies/

Sulje