منع انفجارات بطارية ليثيوم أيون بالماس

بالمقارنة مع تقنيات البطاريات الأخرى ، تتمتع بطاريات ليثيوم أيون (Li-ion) بكثافة طاقة عالية نسبيًا وعمر افتراضي طويل. مكّنهم تطورهم على مر السنين من أن يكونوا تكنولوجيا البطاريات المفضلة في عدد من المجالات.

وتشمل هذه توفير الطاقة للالكترونيات المحمولة ، والسيارات الكهربائية. في حين أنها تمتلك خصائص مرغوبة وتتفوق على غيرها من التقنيات المتاحة تجاريا ، إلا أنها لا تخلو من مشاكلها.

يمكن أن تنفجر بطاريات Li-ion بشكل خطير في ظل الظروف المناسبة. هذا سبب للقلق الشديد. خطرهم المحتمل هو أن شركات الطيران تسمح فقط لهذه التكنولوجيا في الأمتعة المحمولة.

عندما يتم طرح موضوع انفجار بطاريات Li-ion ، فإن هاتف Samsung Galaxy Note 7 الشهير سيئًا على الفور. عدة بطاريات من هذا الجهاز الذي تم استدعاؤه في نهاية المطاف من سامسونج قد انفجرت ببساطة.

كما انبثق الجدل المرتبط بتفجير hoverboards. القاسم المشترك بين هذين السيناريوهين هو أن الانفجارات كانت نتيجة لبطاريات Li-ion الخاطئة.

بينما حظيت هاتان الحالتان باهتمام كبير ، إلا أن الأجهزة الأخرى التي تحتوي على بطاريات Li-ion انفجرت من قبل. على الرغم من أنه نادر الحدوث مع البطاريات التي يتم التحكم فيها بشكل صحيح ، إلا أن بطارية Li-ion القابلة للانفجار تمثل خطورة كبيرة يجب ألا تؤخذ على محمل الجد.

أدركت مجموعة من الباحثين من جامعة دريكسل أنه لا تزال هناك مخاطر مرتبطة بتكنولوجيا البطاريات هذه وتوصلت إلى تطور مثير للاهتمام لهذه القصة. انهم يستخدمون الماس لجعل البطاريات أكثر استقرارا! أريد حقًا أن أخبركم جميعًا عن هذا الحل الجديد ، لكن أولاً ، دعنا نتصفح بعض المعلومات الأساسية.

المكونات الرئيسية للبطارية هي كما يلي:

• المحطات الإيجابية والسلبية: هذه هي نقاط الاتصال للمعدات الكهربائية. أنها تسمح للكهرباء بالمرور من البطارية إلى المعدات.
• الأنود والكاثود: تحدث التفاعلات الكيميائية في هذه الأقطاب الكهربائية المسؤولة عن توليد تيار.
• المنحل بالكهرباء: هذا هو الوسيط الذي يسمح بتدفق الشحنة بين الكاثود والأنود.

كيف بطاريات ليثيوم أيون تفشل وتنفجر في وقت لاحق

تحدث الانفجارات في بطاريات Li-ion بشكل رئيسي بسبب قصر الدائرة في المحطات الموجبة والسالبة. يمكن أن يتسبب تكوين الهياكل التي تسمى التشعبات في البطاريات داخل هذه الدوائر القصيرة.

ماس كهربائى هو وصلة كهربائية تسبب تدفق التيار الزائد وتولد الحرارة.

التشعبات عبارة عن تراكم يمكن أن يتشكل داخل بطارية Li-ion.

بشكل أساسي ، تعمل هذه التشعبات على ماس كهربائى على الأطراف الإيجابية والسلبية للبطارية ، مما يولد كميات كبيرة من الحرارة ويشعل المنحل بالكهرباء داخل البطارية.

معظم الشوارد قابلة للاشتعال. عندما يتم إشعالها ، يؤدي المنحل بالكهرباء عادةً إلى حدوث انفجار.

اجراءات السلامة

والحمد لله يقيس آليات السلامة موجودة في بطاريات ليثيوم أيون عالية الجودة.

التدابير الحالية

من أجل منع تشكيل التشوه ، تستخدم بطاريات Li-ion الموجودة حاليًا في السوق قطب كهربائي من الجرافيت المليء بالليثيوم. في حين أن هذا التكوين ، يمنع تشكيل التشعبات ، فإنه يقلل أيضًا من كثافة طاقة البطارية.

إذا كان هذا القطب مصنوعًا من الليثيوم النقي ، فستكون للبطاريات حوالي 10 أضعاف سعتها الحالية. ومع ذلك ، من المحتمل أيضًا أن تنفجر بسبب زيادة احتمال تشكيل التشعبات.

هذه الطريقة فعالة جدا. ومع ذلك ، لا تميل البطاريات دون المستوى إلى الحصول عليها بشكل صحيح مما قد يؤدي إلى حدوث انفجارات. على الرغم من أن هذا هو الحال ، فإن الطريقة الموضحة لاحقًا قد تكون آلية أمان أفضل.

الباحثين دريكسل رواية الحل

توصل فريق Drexel إلى حل جديد للحفاظ على كثافة طاقة الليثيوم النقي مع تعزيز السلامة. لقد صمموا بطارية تستفيد من قطب الليثيوم النقي. من أجل مواجهة تشكيل التغصنات ، يبثون محلول الإلكتروليت بالماس النانوي.

الماس نانو الماس الصغيرة للغاية.

تقلل الماسات النانوية بشكل كبير من خطر التفاعل الكيميائي الذي يحدث عند الأقطاب الكهربائية مما يؤدي إلى تكوين التشعبات. المغلفة الليثيوم على واحد من الأقطاب الكهربائية خلال تفريغ البطارية. الماس نانو تسهيل طلاء موحد ، ومنع التشعبات.

افكار اخيرة

يعترف الفريق بأنه على الرغم من أن هذه الطريقة فعالة جدًا استنادًا إلى اختباراتهم ، إلا أنه من الصعب القول إن هذه الطريقة ستقضي تمامًا على تشكيل التغصنات. مع ما يقال ، هذه الطريقة واعدة للغاية لأنها تعزز السلامة وتسمح ببطارية ذات سعة أعلى.