Mokslininkai kuria naują medžiagą, kad ličio jonų baterijos savaime išgydytų ir būtų lengvai perdirbamos


Visos Naujienos

Ličio jonų baterijos yra žinomos dėl to, kad kuria vidinius elektrinius šortus, kurie gali uždegti skystus akumuliatoriaus elektrolitus ir sukelti sprogimus bei gaisrus.

Tačiau Ilinojaus universiteto inžinieriai sukūrė tvirtą polimerų pagrindo elektrolitą, kuris po sugadinimo gali pats išgydyti, o medžiagą taip pat galima perdirbti nenaudojant stiprių chemikalų ar aukštos temperatūros.


Naujas tyrimas, kuris galėtų padėti gamintojams gaminti perdirbamas, savaime išsigydančias komercines baterijas, yra paskelbtas Amerikos chemijos draugijos leidinys .



Tyrinėtojai teigė, kad ličio jonų baterijoms pereinant kelis įkrovimo ir iškrovimo ciklus jos sukuria mažas, šakotas kietojo ličio struktūras, vadinamas dendritais.


ŽIŪRĖKITE: Trijų aukštų „vandens baterija“ jau per mėnesį 40% sumažino universiteto elektros energijos sąnaudas

Šios struktūros sutrumpina baterijos veikimo laiką, sukelia karštuosius taškus ir elektrinius šortus, o kartais būna pakankamai didelės, kad pradurtų vidines akumuliatoriaus dalis, sukeldamos sprogstamąsias chemines reakcijas tarp elektrodų ir skysčių.

Mokslininkai teigė, kad chemikai ir inžinieriai stengėsi ličio jonų baterijose esančius skystus elektrolitus pakeisti kietomis medžiagomis, tokiomis kaip keramika ar polimerai. Tačiau daugelis šių medžiagų yra standžios ir trapios, dėl to blogai kontaktuoja elektrolitai su elektrodais ir sumažėja laidumas.

„Kietieji joną laidūs polimerai yra viena iš galimybių skystiems elektrolitams sukurti“, - sakė medžiagų mokslų ir inžinerijos magistrantas ir studijų bendraautorius Brianas Jingas. „Tačiau dėl aukštos temperatūros akumuliatoriaus viduje dauguma polimerų gali ištirpti, todėl vėl atsiranda dendritų ir gedimų.“


DAUGIAU: Pirmoji visiškai įkraunama anglies dioksido baterija yra septynis kartus efektyvesnė nei ličio jonų

Ankstesnių tyrimų metu buvo gauti kieti elektrolitai, naudojant polimerinių gijų tinklą, kuris yra susietas, kad susidarytų guminis ličio laidininkas. Šis metodas atitolina dendritų augimą; tačiau šios medžiagos yra sudėtingos ir negali būti atkurtos ar išgydytos padarius žalą, sakė Jingas.

Norėdami išspręsti šią problemą, mokslininkai sukūrė tinklo polimero elektrolitą, kuriame kryžminio sujungimo taške gali vykti mainų reakcijos ir sukeisti polimero sruogas. Skirtingai nuo linijinių polimerų, šie tinklai iš tikrųjų tampa kietesni kaitinant, o tai gali sumažinti dendrito problemą, teigė mokslininkai. Be to, po pažeidimo juos galima lengvai suskaidyti ir vėl sutvirtinti į tinklo struktūrą, todėl juos galima perdirbti, o sugadinus jie atstato laidumą, nes jie savaime gydosi.

L. Briano Staufferio / Ilinojaus universiteto nuotrauka

'Šis naujas tinklo polimeras taip pat rodo nepaprastą savybę, kad kaitinant padidėja ir laidumas, ir standumas, o tai nėra pastebima įprastuose polimeriniuose elektrolituose', - sakė Jingas.


'Daugumai polimerų reikia stiprių rūgščių ir aukštos temperatūros, kad suskaidytų', - sakė medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius bei pagrindinis autorius Christopheris Evansas. „Mūsų medžiaga ištirpsta vandenyje kambario temperatūroje, todėl tai yra labai energiją taupantis ir ekologiškas procesas.“

Nors mokslininkai pripažįsta, kad norint panaudoti medžiagą baterijose, kurios yra panašios į šiandien naudojamą, reikia daugiau darbo, tačiau komanda ištyrė naujos medžiagos laidumą ir nustatė, kad jos, kaip efektyvaus akumuliatoriaus elektrolito, potencialas yra ypač perspektyvus.

Perspausdinta iš Ilinojaus universitetas, Urbana-Champaign naujienų biuras

Pasinaudokite pozityvumu, pasidalindami geromis naujienomis su draugais socialiniuose tinkluose ...