Литиевые аккумуляторы отучили взрываться
Первый играет роль положительного полюса и источника энергии, второй — отрицательного, а электролит позволяет носителям заряда передвигаться между катодом и анодом. Современные аккумуляторы состоят из трёх частей — катода, анода и электролита. Мощность аккумуляторов напрямую зависит от состава катода, а их долговечность — от того, как сильно разрушается материал электролита и катода при циклах перезарядки.
К примеру, многие типы современных литий-ионных аккумуляторов взрываются из-за того, что при перегреве в них начинают возникать короткие замыкания. От компонентов батареи зависит и то, насколько они опасны для человека. Эта цепная реакция раскаляет внутренности батареи до температуры примерно в тысячу градусов Цельсия. Они ещё больше нагревают аккумулятор и испаряют электролит, превращая его в пузырьки горячего газа.
Эти процессы, как выяснили учёные, связаны с формированием тонких и длинных нитей из лития, которые могут проникать через электролит и барьер между катодом и анодом. Как результат, скапливающийся газ разрывает корпус аккумулятора и происходит взрыв, выбрасывающий расплавленное содержимое батареи наружу. В некоторых случаях они соединяют их между собой, формируя короткое замыкание и провоцируя взрыв.
Пропуская ток через анод и поднимая его, исследователи помогали формироваться литиевым нитям на катоде и заставляли их расти в сторону жала атомно-силового микроскопа. Чтобы понять, как формируются такие нити, учёные сконструировали «нанобатарею», в которой роль анода играло жало атомно-силового микроскопа, а катода — кусочек лития. Кроме того, параллельно изучали их структуру и наблюдали за манерой роста.
Нити растут со скоростью 250 нанометров в секунду в сторону противоположно заряженного электрода. Опыты помогли раскрыть несколько важных особенностей этого процесса, которые нужно учитывать при создании действительно полностью безопасных литий-ионных батарей, а также первых полноценных аккумуляторов на базе чистого лития. Место их формирования и манера движения сильно зависят от структуры кристаллов лития, наличия соединений углерода в электролите и устройства поверхности самих электродов.
Учёные сумели подавить формирование нитей, добавив в электролит циклогексанон — слаботоксичное соединение кислорода и бензола. Знание этих особенностей позволяет предсказывать манеру роста нитей и предотвращать их контакт с анодом или катодом. Дальнейшие наблюдения за ростом нитей из лития помогут подобрать более эффективные способы борьбы с ними и создать действительно безопасные аккумуляторы.
Дата публикации: 15.10.2019
Ещё новости
30.09.2022 В следующем году Micron Technology резко сократит капитальные затраты
Особенно в части покупки производственного оборудования. Особенно в части покупки производственного оборудования. Предвидя это, Micron собирается сократить капитальные затраты в следующем году н...
27.08.2022 Это точно не убийца флагманов. OnePlus представила наушники... за 10 долларов
При этом речь идёт вовсе не о каких-то наушниках для ценителей качественного звука, где наличие провода можно было бы легко объяснить. Учитывая, что подобные решения становятся всё более редкими, анон...
27.08.2022 Власти Италии обратились к экстрасенсу, чтобы тот спас всех от засухи
Такое решение вызвано серьезными последствиями аномальной жары лета 2022 года: два из пяти источников воды коммуны пересохли. В северном регионе Италии, коммуна Баярдо, Лигурия, местные власти обрати...
26.08.2022 20 000 потоковых процессоров, 36 ГБ памяти и шина разрядностью 512 бит. AMD работает над видеокартой-монстром, но она выйдет нескоро
Информатор приписывает ей компоновку с 13 (!) чиплетами: четырьмя модулями GCD (Graphics Compute Dies) и девятью MCD (Memory Complex Dies). Инсайдер принес очень интересные новости относительно перспе...
27.08.2022 В Китае представлен перспективный «Москвич»? На автосалоне в Чэнду дебютировал 7-местный кроссовер Sehol X8 Plus за 14 500 долларов
Это — на первом этапе, а потом возможно расширение линейки или замена одних моделей на другие. Официально о новых автомобилях «Москвич» пока ничего не сообщается, но уже практически никто не сом...
Все новости