Bilim adamlarının lityum pillerin patlamasını önlemek için yeni bir hilesi var
Kılavuz
Dün, "Science Progress" dergisinde çevrimiçi olarak yayınlanan yeni bir çalışma, elektrospinleme malzemelerinden yapılmış çekirdek-kabuk yapılı bir ayırıcının, yüksek sıcaklıklarda çözünen ve alev geciktirici malzemeler açığa çıkaran bir polimer kabuğa sahip olduğunu gösterdi. Lityum pilin alev almasını etkili bir şekilde önleyebilir.
arka fon
Lityum piller artık akıllı telefonlar, tablet bilgisayarlar, akıllı donanım ve benzeri tüketici elektronik cihazlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca elektrikli araçlar için en umut verici enerji kaynaklarından biri olarak kabul edilmektedir. var Yüksek enerji yoğunluğu, kararlı döngü performansı, çevre koruma, uzun hizmet ömrü Vb.
Emniyet
Ancak güvenlik, lityum pillerin gelişimini engelleyen önemli bir faktördür Son yıllarda, Samsung galaxy note 7'nin patlaması, Tesla elektrikli araçların kendiliğinden yanması ve lityum pil fabrikalarındaki yangınlar gibi lityum pillerin yanması ve patlamasıyla ilgili sık sık kazalar bildirildi.
Netizenler, şarj olurken Samsung Note 7'nin patlayan resimlerini gösterdi
(Resim internetten geliyor)
Peki lityum pillerin yanmasına ne sebep olur? Şu anda endüstri genel olarak yanmanın ve Son derece yanıcı organik elektrolit . Bu yanıcı elektrolitin içerdiği gizli güvenlik tehlikesi, lityum pillerin daha da geliştirilmesini ve uygulanmasını engelleyen ana darboğazdır.
Lityum pil nasıl yanar? Örneğin, bir lityum pilde dahili veya harici bir kısa devre oluştuğunda, kısa bir süre içinde büyük miktarda ısı açığa çıkacak ve sıcaklık keskin bir şekilde yükselecek ve ısının kontrolden çıkmasına neden olacaktır. Ardından, bu yanıcı elektrolit tutuşacak ve sonunda pilin alev almasına veya patlamasına neden olacaktır.
Program
Şu anda, elektrolitin yanıcılık sorunu için, önceki makalede katı elektrolitlerin kullanılması ve katı lityum pillerin geliştirilmesi gibi bazı çözümler sunmuştum, ancak maliyet nispeten yüksektir. Ayrıca elektronik cihazlara enerji sağlamak için insan kinetik enerjisinin kullanılması gibi yeni enerji sağlama yöntemlerinin kullanımı da söz konusu olup, bu çözüm halen laboratuvar aşamasındadır.
Bir başka çok basit çözüm, mevcut elektrolite alev geciktirici eklemektir. . Bununla birlikte, alev geciktiriciliği elde etmek için, elektrolite büyük miktarda alev geciktirici eklemek gerekir, bu da elektrolitin iyonik iletkenliğini uygun şekilde azaltır ve lityum pilin elektrokimyasal performansını ve enerji yoğunluğunu önemli ölçüde etkiler.
Yenilikçilik
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bir ısı tetik mekanizmasına sahip ve içinde lityum iyon pillerin yanmasını önlemek için kullanılabilen bir alev geciktirici içeren yeni bir "akıllı" elektrostatik eğirme ayırıcısı türü yarattılar. .
Bu yapıda alev geciktirici, alev geciktiricinin doğrudan elektrolit içinde çözülmesini ve dolayısıyla pil performansını olumsuz etkilemesini önlemek için polimer koruyucu kabuk içinde paketlenmiştir. Lityum pilin içindeki ısı çok yüksek olduğunda, polimer koruyucu kabuk, yüksek sıcaklık nedeniyle çözülür ve alev geciktiriciyi serbest bırakır, böylece oldukça yanıcı elektrolitin yanmasını etkili bir şekilde engeller.
Bu yeni tip elektrospinning ultra ince elyaf ayırıcının yapısı ve fonksiyon şeması aşağıdaki gibidir:
(Resim kaynağı: Liu ve diğerleri / Stanford Üniversitesi)
Şeklin ilgili açıklaması aşağıdaki gibidir:
-
( Bir Bu bağımsız ayırıcı ultra ince liflerden oluşur ve "çekirdek-kabuk" yapısına sahiptir Alev geciktirici çekirdek içinde bulunur ve polimer kabuktur. Alev geciktirici, doğrudan elektrolit içinde çözünmesini ve pilin elektrokimyasal performansı üzerinde yan etkilere neden olmasını önlemek için polimer koruyucu kabuğun içinde paketlenmiştir.
-
( B ) Isı çok yüksek olduğunda tetiklenir, polimer koruyucu kabuk çözülür ve daha sonra içinde paketlenen alev geciktirici elektrolitin içine salınır, bu da elektrolitin tutuşmasını ve yanmasını etkili bir şekilde önler.
Ayrıca bilim adamları, kağıttaki ultra ince elyaf ayırıcının malzeme üretiminden ve mikroskop altındaki şematik diyagramdan da bahsetmişlerdir:
(Resim kaynağı: Liu ve diğerleri / Stanford Üniversitesi)
Alev geciktirici, ucuz, güçlü ve yaygın olarak kullanılan bir malzeme olan "trifenil fosfat" kullanır. Pilin normal çalışması sırasında, alev geciktirici, polimer koruyucu kabuğun içinde iyice yer alacaktır Ayırıcının sıcaklığı belirli bir sıcaklıktan yüksek olduğunda, polimer kabuk çözülecektir. Deneyde alev geciktirici elektrolit yangını 0,4 saniyede tamamen söndürür. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, lityum pil 0.3 saniyede alev aldı ve yangın 0.7 saniyede söndürüldü.
(Resim kaynağı: Liu ve diğerleri / Stanford Üniversitesi)
gelecek
Araştırmacılar, gelecekteki araştırmaların, elektrik hasarı fenomeni gibi, aşırı şarj veya aşırı deşarj testleri gibi bu ayırıcıyla ilgili başka testleri veya delinme testi veya sıkma testi gibi fiziksel hasar olaylarını içerdiğini gösteriyor.
Referans
[1]
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
