Veilige en betrouwbare lithium-ionbatterij
“We hebben de eerste batterij ontworpen die zonder herhaalde verwarmings- en koelcycli kan worden uitgeschakeld en weer tot leven kan worden gewekt prestaties in gevaar brengen”, zegt Zhenan Bao, hoogleraar chemische technologie en een van de onderzoekers, in een stelling.
We weten allemaal dat een scherpe por, kortsluiting of zelfs overladen ertoe kan leiden dat een lithium-ionbatterij oververhit raakt. Bij ongeveer 300 graden Fahrenheit kan de elektrolytgel die deeltjes tussen de twee elektroden van de standaard lithium-ionbatterij draagt, ontbranden, en dan knalt het dynamiet.
Verwant
- Lithium-ion is nog maar het begin. Hier is een kijkje in de toekomst van batterijen
- Een nieuw batterijontwerp kan ervoor zorgen dat EV's in slechts 10 minuten worden opgeladen
- De batterijcapaciteit van smartphones kan worden vergroot met behulp van nanoketenmateriaal
Ontwerpers hebben vlamvertragende toevoegingen aan de elektrolyt geprobeerd, en dingen zo simpel als een batterijwaarschuwingssysteem (ook gemaakt door een Stanford-ingenieur, in 2014). Het probleem was dat deze oplossingen eenmalig waren. "Deze technieken zijn onomkeerbaar, dus het beslag is niet langer functioneel nadat het oververhit is geraakt." Co-auteur Yi Cui legde het uit.
Aanbevolen video's
Oke, misschien laptops hebben de afgelopen jaren geen benen eraf geblazen, maar ‘hoverboards’ zijn zo vaak in het nieuws gekomen vanwege brandgevaar dat ze niet eens zijn toegestaan bij grote luchtvaartmaatschappijen. De nieuwe met nikkel gevulde plastic overlay is ontworpen om te voorkomen dat batterijen in brand vliegen. Een nieuwe batterij met deze overlay wordt uitgeschakeld wanneer deze oververhit raakt, waardoor verbranding wordt voorkomen.
Het experiment omvatte het coaten van de nikkeldeeltjes met grafeen en een koolstofatoom, en vervolgens inbedden in elastisch polyethyleen. “Om elektriciteit te geleiden, moeten de stekelige deeltjes [van nikkel] elkaar fysiek raken. Maar tijdens thermische uitzetting rekt polyethyleen uit. Daardoor spreiden de deeltjes zich uit elkaar, waardoor de film niet meer geleidt en er geen elektriciteit meer door de batterij kan stromen.”
De onderzoekers gebruikten een heteluchtpistool om de temperatuur te verhogen, en elke keer dat de batterij reageerde zoals het hoort: zodra de batterij ongeveer 160 graden bereikte, zette de film uit en werd de batterij uitgeschakeld. Toen de batterij afkoelde, kwamen de deeltjes weer met elkaar in contact en begon de batterij weer te werken. “We kunnen de temperatuur zelfs hoger of lager instellen, afhankelijk van hoeveel deeltjes we erin stoppen of welk type polymeermateriaal we kiezen”, zegt Bao. “Misschien willen we dat de batterij uitschakelt bij 50 graden Celsius [ongeveer 120 graden Fahrenheit] of 100 C [ongeveer 210 F].”
SLAC National Accelerator Laboratory en het Precourt Institute for Energy in Stanford steunde dit onderzoek. Het team publiceerde de resultaten in Natuur energie. “Hoverboard”-fabrikanten zouden hun dank moeten uitspreken, ook al zal het nog een tijdje duren voordat deze technologie zijn weg naar de consument vindt.
Aanbevelingen van de redactie
- Veilige grafeenbatterijen zullen niet onverwacht in vlammen opgaan zoals lithium-ion
- MIT constateert dat het lang kan duren voordat elektrische voertuigen zo betaalbaar zijn als je wilt
- Tientallen jaren later winnen de uitvinders van de lithium-ionbatterij de Nobelprijs voor de Scheikunde
- Deze slimme batterijen worden in minder dan 2 uur opgeladen en gaan langer mee dan standaard lithium-ionbatterijen
- Ruimtewandeling een succes nu astronauten de batterijen van het ISS upgraden
Upgrade uw levensstijlMet Digital Trends kunnen lezers de snelle technische wereld in de gaten houden met het laatste nieuws, leuke productrecensies, inzichtelijke redactionele artikelen en unieke sneak peeks.
