211service.com
Litija jonu akumulatori, kas nesprāgst
Jauns polimēru materiāls varētu novērst akumulatoru sprādzienus, kuru dēļ pagājušajā gadā tika masveidā atsauktas litija jonu klēpjdatoru baterijas. (Skatiet Drošākas litija jonu baterijas.) Padarot šādas baterijas drošākas, jaunais materiāls varētu palīdzēt atbrīvot ceļu litija jonu akumulatoru plašai izmantošanai hibrīdos un elektriskajos transportlīdzekļos.
Akumulatora taupīšanas režīms: Šīs plānās baltās plēves sloksnes varētu būt galvenais līdzeklis, lai novērstu tādu akumulatoru aizdegšanos, kas pagājušajā gadā lika atsaukt miljoniem akumulatoru. Materiāls, kas atdala elektrodus akumulatora iekšpusē, maina struktūru, lai novērstu pārkaršanu.
Litija jonu akumulatori tiek izmantoti klēpjdatoros, jo tie ir mazi un viegli, salīdzinot ar alternatīvām. Automašīnās tie varētu aizstāt hibrīdos izmantotās niķeļa metālhidrīda baterijas, ietaupot vietu un uzlabojot degvielas ekonomiju, samazinot svaru. Bet līdz šim tie nav plaši izmantoti automašīnās, daļēji drošības apsvērumu dēļ. (Skatiet, vai litija jonu elektriskās automašīnas ir drošas?)
Akumulatori var eksplodēt un uzliesmot, kad tie pārkarst — pārlādēšanas vai akumulatora iekšpusē esošo elektrodu saskares rezultātā, izraisot elektrisko īssavienojumu. Lai gan klēpjdatora aizdegšanās var būt bīstama, šādu ierīču akumulatoros ir tikai dažas šūnas. Ugunsgrēks, ko izraisa tūkstošiem šūnu automašīnu akumulatoru komplektā, varētu būt daudz sliktāks.
Pagājušajā gadā miljoniem klēpjdatoru atsauca tādas lielas kompānijas kā Apple un Dell, jo ražošanas laikā akumulatoru elementos nejauši tika iekļautas metāla daļiņas. Retos gadījumos šīs daļiņas var iekļūt plastmasas loksnē, ko sauc par separatoru, kas parasti neļauj šūnā esošajiem pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem pieskarties. Šāds notikums var radīt siltumu, kā rezultātā separators var vēl vairāk sabojāties, izraisot lielāku īssavienojumu un lielāku uzsilšanu. Pietiekami augstā temperatūrā elektrodu materiāli sadalās, izdalot skābekli un izraisot ātrāku uzsilšanu un galu galā sprādzienu un aizdegšanos.
Pētnieki plkst Rādīt ķīmisko vielu , filiāle ExxonMobil ķīmiskā viela Tokijā, Japānā, ir izstrādājuši jaunu separatoru, kam ir aktīva loma akumulatoru pārkaršanas novēršanā. Materiāls varētu ļaut palēnināt reakcijas, ļaujot akumulatoram atdzist, nevis uzliesmot, saka Pīters Rots , progresīvo tehnoloģiju attīstības programmu vadītājs plkst Sandijas Nacionālās laboratorijas , Albukerkā, NM. Sandia tagad testē jaunā separatora drošības funkcijas.
Separatori ir elektriski izolējoši materiāli, kas ir izstrādāti tā, lai tiem būtu poras, kas ļauj litija joniem pārvietoties starp akumulatora elektrodiem uz priekšu un atpakaļ, kamēr akumulators tiek uzlādēts un izlādējies. Jaunās paaudzes separatori ir paredzēti, lai mīkstinātu, kad tie sasniedz noteiktu temperatūru, aptuveni 130 ºC. Tas aizver poras, izslēdzot pašreizējo plūsmu. Dažos gadījumos tas apturēs pārkaršanu. Bet, ja temperatūra šūnā turpina paaugstināties, šie materiāli pilnībā izkūst, sadaloties un izraisot milzīgus elektriskos īssavienojumus, kas var paātrināt uzsilšanu. Ja elementa temperatūra pārsniedz 180 ºC, elektrodu materiāli var sadalīties, izdalot skābekli, kas ļauj akumulatora elektrolītam aizdegties un akumulatoram eksplodēt.
Atšķirībā no šiem separatoriem, kas sabojājas nedaudz virs 150 ºC, jaunais Tonen materiāls saglabājas neskarts līdz pat 190 ºC. Rots saka, ka, novēršot milzīgu elektrisko īssavienojumu, jaunais separators varētu novērst paātrinātu uzsilšanu, kas izraisa sprādzienus.
Atdalītāja veiktspēja ir saistīta ar to, ka tajā ir vairāk nekā viens polimērs: viens, kas mīkstina pie 130 ºC, lai izslēgtu strāvu, un otrs, lai saglabātu separatoru neskartu, lai novērstu īssavienojumu. Tā kā materiālu var izgatavot, pārveidojot esošās ražošanas iekārtas, tas varētu ātri būt pieejams lielos daudzumos, norāda Koichi Kono, Tonen pētniecības un attīstības vadītājs. Komerciāli mēs esam gatavi, viņš saka.
Citi uzņēmumi ir izstrādājuši alternatīvas pieejas, lai padarītu litija jonu akumulatorus drošākus, tostarp izmantojot dažādus elektrodu materiālus vai neuzliesmojošus elektrolītus, vai pievienojot plānu keramikas materiāla slāni, lai elektrodi būtu atdalīti. Lai gan keramika var izturēt ļoti augstu temperatūru, joprojām ir jautājumi par to, cik labi to var iekļaut ražošanas procesos un vai tā nebūs pārāk dārga, saka Rots. Mērķis ir izveidot akumulatorus, kas sabojājas graciozi, nevis sprādzienbīstami.