ป้องกันการระเบิดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนด้วยเพชร

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่อื่น ๆ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) มีความหนาแน่นพลังงานค่อนข้างสูงและอายุการใช้งานยาวนาน การพัฒนาของพวกเขาในช่วงหลายปีที่ผ่านมาทำให้พวกเขาเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่เลือกได้ในหลาย ๆ ด้าน

เหล่านี้รวมถึงการเปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบพกพาและยานพาหนะไฟฟ้า ในขณะที่พวกเขามีลักษณะที่พึงประสงค์และมีประสิทธิภาพสูงกว่าเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่มีขายทั่วไปพวกเขาก็ไม่ได้มีปัญหา แต่อย่างใด

แบตเตอรี่ Li-ion สามารถระเบิดได้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม นี่เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดความกังวลอย่างมาก อันตรายที่อาจเกิดขึ้นคือสายการบินอนุญาตให้ใช้เทคโนโลยีแบตเตอรี่นี้ในกระเป๋าถือขึ้นเครื่องเท่านั้น

เมื่อหัวข้อการระเบิดของแบตเตอรี่ Li-ion เกิดขึ้น Samsung Galaxy Note 7 ที่น่าอับอายก็มาถึงทันที แบตเตอรี่จำนวนมากของอุปกรณ์ซัมซุงนี้ในที่สุดก็จำได้ว่าเพียงแค่ระเบิด

การโต้เถียงที่เกี่ยวข้องกับการระเบิด hoverboards ก็ปรากฏขึ้น ตัวหารร่วมระหว่าง 2 สถานการณ์นี้คือการระเบิดเป็นผลมาจากแบตเตอรี่ Li-ion ที่ผิดปกติ

ในขณะที่ทั้งสองกรณีนี้ได้รับความสนใจอย่างมากอุปกรณ์อื่น ๆ ที่มีแบตเตอรี่ Li-ion ได้ระเบิดมาก่อน แม้ว่าจะหายากด้วยแบตเตอรี่ที่มีการควบคุมคุณภาพอย่างเหมาะสม แต่แบตเตอรี่ Li-ion ที่ระเบิดได้เป็นความเสี่ยงที่ร้ายแรงซึ่งไม่ควรนำมาเบา ๆ

กลุ่มนักวิจัยจาก Drexel University ยอมรับว่ายังคงมีความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่นี้และเกิดขึ้นกับเรื่องราวที่น่าสนใจ พวกเขาใช้เพชรเพื่อทำให้แบตเตอรี่มีเสถียรภาพมากขึ้น! ฉันอยากจะบอกคุณทั้งหมดเกี่ยวกับวิธีแก้ปัญหานวนิยายเรื่องนี้ แต่ก่อนอื่นมาดูข้อมูลเบื้องหลังกันก่อน

ส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่มีดังนี้:

• ขั้วบวกและขั้วลบ: เหล่านี้เป็นจุดติดต่อสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า พวกเขาอนุญาตให้กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไปยังอุปกรณ์
• แอโนดและแคโทด: ปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้นที่ขั้วไฟฟ้าเหล่านี้ซึ่งมีหน้าที่ในการสร้างกระแส
• อิเล็กโทรไลต์: นี่คือสื่อที่ช่วยให้การไหลของประจุระหว่างแคโทดและแอโนด

วิธีที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนล้มเหลวและเกิดการระเบิดในภายหลัง

การระเบิดในแบตเตอรี่ Li-ion ส่วนใหญ่เกิดขึ้นเนื่องจากการลัดวงจรของขั้วบวกและขั้วลบ การก่อตัวของโครงสร้างที่เรียกว่า dendrites ด้านในของแบตเตอรี่สามารถทำให้เกิดการลัดวงจรเหล่านี้

การ ลัดวงจร คือการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าซึ่งทำให้เกิดการไหลของกระแสมากเกินไปและสร้างความร้อน

Dendrites คือการสะสมที่สามารถสร้างขึ้นภายในแบตเตอรี่ Li-ion

โดยพื้นฐานแล้ว dendrites เหล่านี้ลัดวงจรขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ทำให้เกิดความร้อนจำนวนมากและจุดประกายอิเล็กโทรไลต์ภายในแบตเตอรี่

อิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่ติดไฟได้ เมื่อติดไฟอิเล็กโทรไลต์มักจะทำให้เกิดการระเบิด

มาตรการด้านความปลอดภัย

โชคดีที่วัดกลไกความปลอดภัยในแบตเตอรี่ Li-ion คุณภาพสูง

มาตรการปัจจุบัน

เพื่อป้องกันการก่อตัวของ dendrite แบตเตอรี่ Li-ion ในตลาดปัจจุบันใช้ขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ซึ่งเต็มไปด้วยลิเธียม ในขณะที่การกำหนดค่านี้ยับยั้งการสร้าง dendrite มันยังช่วยลดความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่

หากอิเล็กโทรดนี้ทำจากลิเธียมบริสุทธิ์แบตเตอรี่จะมีกำลังการผลิตประมาณ 10 เท่า อย่างไรก็ตามพวกเขาก็มีแนวโน้มที่จะระเบิดได้เนื่องจากมีศักยภาพที่เพิ่มขึ้นสำหรับการสร้าง dendrite

วิธีนี้ค่อนข้างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่คุณภาพต่ำกว่าปกติมักจะไม่ถูกต้องซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการระเบิดได้ แม้ว่าจะเป็นกรณีนี้ แต่วิธีที่อธิบายต่อไปอาจเป็นกลไกความปลอดภัยที่ดียิ่งขึ้น

โซลูชันใหม่ของนักวิจัย Drexel

ทีม Drexel คิดค้นวิธีใหม่ในการรักษาความหนาแน่นพลังงานของลิเธียมบริสุทธิ์ขณะเดียวกันก็เพิ่มความปลอดภัย พวกเขาออกแบบแบตเตอรี่ที่ใช้ขั้วไฟฟ้าลิเธียมบริสุทธิ์ เพื่อต่อต้านการก่อตัวของ dendrite พวกมันใส่สารละลายอิเล็กโทรไลต์เข้ากับ nanodiamond

Nanodiamonds เป็นเพชรขนาดเล็กมาก

nanodiamonds ช่วยลดความเสี่ยงของปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นที่ขั้วไฟฟ้าอย่างรุนแรงส่งผลให้เกิดการสร้าง dendrite ลิเธียมถูกเคลือบบนขั้วไฟฟ้าตัวใดตัวหนึ่งในระหว่างการคายประจุแบตเตอรี่ nanodiamonds อำนวยความสะดวกในการเคลือบเครื่องแบบป้องกันการ dendrites

ความคิดสุดท้าย

ทีมยอมรับว่าในขณะที่วิธีนี้ค่อนข้างมีประสิทธิภาพตามการทดสอบของพวกเขามันยากที่จะบอกว่าวิธีการของพวกเขาจะกำจัดการก่อตัวของ dendrite อย่างสมบูรณ์ ด้วยวิธีการที่กล่าวมาวิธีนี้ค่อนข้างมีแนวโน้มที่จะช่วยเพิ่มความปลอดภัยและช่วยให้แบตเตอรี่มีความจุสูงขึ้น