90 年代半ば以降に製造されたラップトップ、携帯電話、またはウェアラブルをお持ちですか? おそらく、内蔵の充電式バッテリーにはリチウムイオン技術が使用されていると思われます。 リチウムイオン電池は、そのエネルギー密度と費用対効果により、エレクトロニクス市場を支配するようになりました。 しかし、この技術には恐ろしい欠点がないわけではありません。 電話やラップトップの爆発、飛行機の着陸、 激しい自動車事故、リチウムイオン電池ははるかに安全である可能性があります。
これは、ジャーナルに記載されているスタンフォード大学の最近の研究の焦点でした ネイチャーコミュニケーションズ。 スタンフォード大学材料科学工学准教授イー・クイ率いるチームは、問題が爆発する前に検出する「スマート」リチウムイオン電池の開発に取り組んだ。
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リチウムイオンかどうかにかかわらず、すべてのバッテリーには、負に帯電したアノードと正に帯電したカソードが含まれています。 これらはポリマーの薄いスライスによって分離されており、それらの間を移動する電解質のイオンから電気を生成するように機能します。 物事がうまくいかなくなり始めている、Cui 言った 物理組織、製造上の欠陥または不適切な充電によりポリマーセパレーターが故障した場合。 リチウムイオンは樹枝状結晶と呼ばれる構造に凝集し、これが正極と接触してバッテリーをショートさせます（あるいはさらに悪いことに）。
このプロセスは従来のリチウムイオン電池では検出できませんが、崔氏と彼のチームは「よりスマートな」分離ポリマーを使用した監視メカニズムを開発しました。 ポリマーの片面に銅の微細な層を追加することで、彼らは、 アノードとセパレータの間の電圧差。デンドライトがアノードに向かって移動するにつれて減少します。 陰極。
崔氏は、チームの開発は材料にとらわれない、と励ましの言葉を述べた。 「爆発する前に短絡を検出する必要があるどんな電池でも機能します」と彼女は言いました。
この研究の共同主著者であるデニス・ジュオ氏は、手法をさらに改良すれば、ミッションクリティカルなシナリオで重要な時間を稼げる可能性があると述べた。 「煙や火災が発生した場合は、すぐに[バッテリーを]停止する必要があります。 逃げる時間がないかもしれません。 より安全性を高めたい場合は、銅層をアノードの近くに配置することができます。 そうすれば、バッテリーが故障する可能性があるときにさらに早く知ることができます。」
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導入コストがチームのテクノロジーの導入を妨げる可能性はありますが、将来のスマートフォン、電気自動車、またはウェアラブルがバッテリーを捨てる時期を警告しても驚かないでください。
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