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Mit so viel Potenzial für zukünftige Technologien in einer Vielzahl von Branchen sind Forscher bestrebt, sich zu verbessern wiederaufladbare Lithium-Metall-Batterien . Mit dem Ziel, die Herstellung zu vereinfachen und die Gesamtproduktionskosten zu senken Rice University hat einen Weg gefunden, die Lithiumbatterie zu überwachen und zu konservieren. Ihr Geheimnis? Roter Phosphor.
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Der rote Spion
Phosphor an sich ist ein giftiges und flüchtiges nichtmetallisches chemisches Element, das bei Sonneneinstrahlung oder Hitze in seiner weißen Form roten Phosphor erzeugt. Roter Phosphor ist jedoch der weniger flüchtige, weniger giftige Cousin, der branchenübergreifend in Produkten wie flammhemmenden Geräten verwendet wird, Rauchgeräte und sogar in einigen Drogen.
Unter der Leitung des Chemikers James Tour von der Rice University verwendete das Forscherteam roten Phosphor, um Lithiumdendriten auszuspionieren oder die Batterie in Schach zu halten. In ihrem Test erstellten Tour und sein Team eine Lithiumzelle mit einem roten Mantelvon Phosphor.
Dieser rote Phosphor wurde am Separator der Batterie verwendet, der die Anoden- und Kathodenelektroden voneinander trennt. Wie oben erwähnt, fungiert der Phosphor als Spion für Managementsysteme und überwacht alle Vorsprünge oder Deformitäten, die zum Versagen der Lithiumbatterie führen können.
Warum roter Phosphor?
Lithium-Ionen-Anoden werden in allen Batterien verwendet, die sich in Ihrem Telefon, in Ihrem Laptop und sogar in Ihrem brandneuen Akku befinden. Tesla-Auto . Für Uneingeweihte spielen Anoden eine entscheidende Rolle beim Betrieb einer Batterie, die eine der beiden für den Batteriebetrieb benötigten Elektroden bildet.
Das Problem mit Lithium-infundierten Anoden ergibt sich aus dem Laden. Wenn sie geladen werden, bilden sie Dendriten, die, wenn sie nicht überprüft werden, die Batterie zerstören und einen Kurzschluss und möglicherweise eine Explosion verursachen können. Kurz gesagt, dies ist hervorragendGrund, warum Sie Ihr Telefon wahrscheinlich nicht über Nacht im Ladegerät lassen sollten.
Wenn Sie jedoch einen mit Phosphor beschichteten Separator verwenden, ändert sich die Ladespannung des Akkus und weist den Akku an, den Ladevorgang abzubrechen, um langfristige oder schwerwiegende Schäden am Akku zu vermeiden.
„Durch die Kombination der beiden jüngsten Fortschritte kann das Wachstum von Lithiumdendriten gemindert werden, und es gibt eine interne Versicherungspolice, nach der die Batterie in dem unwahrscheinlichen Fall abgeschaltet wird, dass sogar ein einziger Dendrit in Richtung Kathode wächst.“ sagt , Tour.
Interessanterweise hatte die rote Phosphorbatterie keinen Einfluss auf die Gesamtleistung der Batterie. Dies könnte nicht nur dazu beitragen, langlebigere, effizientere Batterien zu schaffen, sondern auch den Herstellern helfen, sicherere Batterien herzustellen.