Нанопроволоки делают литий-ионные аккумуляторы более безопасными и исключают опасность возгорания.

В литий-ионной батарее (LIB) ионы лития перемещаются между электродами вперед и назад через электролит. Традиционный LIB содержит жидкий электролит, состоящий из соли и органических растворителей, но он склонен к испарению и может вызвать возгорание. Затем исследователи обратили внимание на твердые электролиты как на потенциальную замену. Было предложено несколько вариантов твердых электролитов, но большинство из них нестабильны или не удовлетворяют потребности в больших объемах. Полимерные электролиты показали потенциал, потому что они стабильны, дешевы и эластичны; Но у них плохие электрические и механические свойства. Ученые добавили ряд соединений для усиления электролитов. XinyongTao и его коллеги ранее создали нанопроволоки из бората магния (Mg2B2O5) с хорошими механическими свойствами и электропроводностью.

Они хотели посмотреть, будут ли добавлены эти свойства к батарее, когда нанопроволоки будут добавлены к твердому полимерному электролиту. Их команда смешала твердые электролиты с 5,10,15 и 20% нанопроволоки Mg2B2O5 по весу. Они заметили, что нанопроволоки увеличивают электрическую проводимость электролита и выдерживают большее напряжение, чем электролиты без нанопроволок. Повышенная проводимость обусловлена более быстрым увеличением количества ионов, проходящих через электролит. Они также проверили горючесть электролита и обнаружили, что он почти не сгорел. Когда электролит, усиленный нанопроволокой, соединен с катодом и анодом, как если бы он был помещен в батарею, установка имеет лучшую производительность умножителя и более высокую циклическую емкость, чем батареи без нанопроволок.

Перезаряжаемые литий-ионные батареи питают почти всю нашу жизнь. От смартфонов до ноутбуков и электромобилей - где бы мы были без них? Что ж, если честно, где-нибудь безопаснее и менее горючее.

К сожалению, литий-ионные батареи могут легко подлить масла в огонь, как повсеместное распространение аккумуляторных батарей продемонстрировали многочисленные недавние пожары. Будь то сигарета Tesla S-типа, отзыв о ноутбуке HP или знаменитый пожар Samsung GalaxyNote7, литий-ионные батареи откровенно легко воспламеняются.

Однако, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале американского химического общества NanoLetters, может существовать способ полностью устранить риск возгорания литий-ионных аккумуляторов, и ответ кроется в нанопроводах.

Литий - наименее плотный металлический элемент, поэтому литий-ионные аккумуляторы так распространены - они могут выдерживать большую мощность, чем другие типы аккумуляторов. Проблема в том, что литий также обладает высокой реакционной способностью и содержит натрий и калий.

Как и все батареи, литий-ионные батареи имеют два электрода, разделенных электролитом. Внутри находится электролитный раствор солей лития и растворителей, и между ним и электродами существует точно настроенное равновесие.

Когда аккумулятор заряжен, раствор литий-иона течет от электролита к угольному аноду и обратно, когда аккумулятор разряжен. Очевидно, что если этот баланс нарушится, это будет основным местом катастрофы. Если компоненты объединить, аккумулятор может перегреться и взорваться.

Как можно использовать нанопровода для предотвращения возгорания литий-ионных аккумуляторов?

Использование твердых электролитов было продемонстрировано в лаборатории для устранения опасности возгорания от литий-ионных аккумуляторов. К сожалению, твердые электролиты трудно масштабировать и, конечно, не дешевы, поэтому в долгосрочной перспективе это не жизнеспособное решение.

Страница содержит содержимое машинного перевода.