Heeft u een laptop, telefoon of wearable die ergens na het midden van de jaren negentig is vervaardigd? De kans is groot dat de oplaadbare batterij erin lithium-iontechnologie gebruikt. Lithium-ionbatterijen zijn de elektronicamarkt gaan domineren vanwege hun energiedichtheid en kosteneffectiviteit. Maar de technologie is niet zonder angstaanjagende nadelen; zoals blijkt uit exploderende telefoons en laptops, vliegtuigen die aan de grond staan, en vurige auto-ongelukkenLithium-ionbatterijen zouden een stuk veiliger kunnen zijn.
Dat was de focus van een recente studie van Stanford University, beschreven in het tijdschrift Natuurcommunicatie. Het team, onder leiding van universitair hoofddocent Materials Science and Engineering aan Stanford Yi Cui, werkte aan de ontwikkeling van een ‘slimme’ lithium-ionbatterij die problemen opmerkt voordat ze explosief worden.
Aanbevolen video's
Verwant:Uit onderzoek blijkt dat de kosten van lithium-ionbatterijen met tweederde kunnen dalen
Elke batterij, lithium-ion of niet, bevat een negatief geladen anode en een positief geladen kathode. Ze worden gescheiden gehouden door een dun plakje polymeer en genereren elektriciteit uit de ionen van de elektrolyt die tussen hen in reizen. Het begint mis te gaan, Cui
verteld Phys Org, wanneer fabricagefouten of een onjuiste vulling ervoor zorgen dat de polymeerafscheider defect raakt. Lithiumionen klonteren samen in structuren die dendrieten worden genoemd en die contact maken met de kathode en de batterij kortsluiten (of erger).Het proces is niet detecteerbaar in conventionele lithium-ionbatterijen, maar Cui en zijn team ontwikkelden een monitoringmechanisme dat gebruik maakt van een ‘slimmer’ scheidend polymeer. Door een microscopisch laagje koper aan één kant van het polymeer aan te brengen, konden ze de Het spanningsverschil tussen de anode en de separator wordt kleiner naarmate dendrieten naar de anode toe bewegen kathode.
Bemoedigend zei Cui dat de ontwikkeling van het team materiaal-agnostisch is. "Het werkt in elke batterij waarbij je een kortsluiting moet detecteren voordat deze ontploft", zei ze.
Denys Zhuo, mede-hoofdauteur van het onderzoek, zei dat verdere verfijning van de methode cruciale tijd zou kunnen winnen in bedrijfskritische scenario's. “Als je rook of brand ziet, moet je [de batterij] onmiddellijk uitschakelen. Misschien heb je geen tijd om te ontsnappen. Als je het zekere voor het onzekere wilt nemen, kun je de koperlaag dichter bij de anode plaatsen. Zo weet je nog eerder wanneer een batterij het dreigt te begeven.”
Verwant:Duitsers maken lithium-ion EV-batterijen die meer dan 25 jaar meegaan
Hoewel de implementatiekosten de acceptatie van de technologie van het team kunnen belemmeren, hoeft u niet verrast te zijn als uw toekomstige smartphone, elektrische auto of wearable u waarschuwt wanneer u uw batterij moet weggooien.
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.
