Quelle : Jhi Scott / ARL
Wie alle Alkalimetalle ist Lithium leicht entflammbar, wodurch Lithium-Ionen-Batterien zu einem Brandrisiko werden. Die Batterien werden aufgrund ihrer geringen Größe und ihres geringen Gewichts im Vergleich zu anderen Batterien häufig in Mobiltelefonen und Laptops verwendet. In letzter Zeit haben sie diesewurde stark in Elektro- und Hybridfahrzeugen eingesetzt, wie beispielsweise in Teslas Powerpack für seine Flotte selbstfahrender Autos.
Forscher haben jedoch möglicherweise eine Lösung für dieses Problem gefunden, indem sie Lithium-Ionen-Batterien entwickelt haben, die kein Feuer fangen oder explodieren.
Darüber hinaus produzieren diese Batterien auch genug Energie, um die Haushaltselektronik mit Strom zu versorgen, und entzünden sich trotz ständiger Eingriffe der Forscher niemals.
In ihren Studie veröffentlicht in der Zeitschrift Joule, Co-Autor Kang Xu vom US Army Research Laboratory ARL, erläuterte ihren Prozess: „Wenn Sie in der Vergangenheit hohe Energie wollten, würden Sie ein nichtwässriges Lithiumion wählenBatterie, aber Sie müssten Kompromisse bei der Sicherheit eingehen. Wenn Sie die Sicherheit bevorzugen, könnten Sie eine wässrige Batterie wie Nickel / Metallhydrid verwenden, aber Sie müssten sich mit weniger Energie zufrieden geben. Jetzt zeigen wir, dass Sie gleichzeitig Zugang haben könnensowohl hohe Energie als auch hohe Sicherheit. "
Das gleiche Team entwickelte eine ähnliche 3-V-Batterie mit einem wässrigen Elektrolyten, wurde jedoch durch die „kathodische Belastung“ daran gehindert, die gewünschte Spannung zu erreichen, wenn ein Ende der Batterie aus Graphit oder Lithiummetall durch den wässrigen Elektrolyten abgebaut wird.
Um dem entgegenzuwirken, hat der Co-Autor des stellvertretenden Forschungswissenschaftlers der Universität Maryland, Chongyin Yang, eine Gelpolymer-Elektrolytbeschichtung entwickelt, mit der die Graphit- oder Lithiumanode beschichtet werden kann.
Die hydrophobe Beschichtung vertreibt Wassermoleküle von der Elektrodenoberfläche, und bei der ersten Ladung zersetzt sich die Beschichtung zu einer Schicht, die als „Interphase“ bezeichnet wird. Diese Interphase schützt die Anode vor unerwünschten chemischen Reaktionen und ermöglicht es den Wissenschaftlern, die Spannung nach oben zu drückenbis 4.0, was es perfekt für Geräte wie einen Laptop macht.
„Die wichtigste Neuerung hierbei ist die Herstellung des richtigen Gels, das den Wasserkontakt mit der Anode blockieren kann, damit sich das Wasser nicht zersetzt, und auch die richtige Zwischenphase bilden kann, um eine hohe Batterieleistung zu unterstützen.“ sagte Co-Senior-Autor Chunsheng Wang, Professor für Chemieingenieurwesen und Biomolekulartechnik an der A. James Clark School of Engineering der University of Maryland.
Dies ist nicht der erste Versuch einer neuen Inkarnation von Lithiumbatterien. Das Startup-Unternehmen Seeo, Inc aus Berkley, CA, entwickelte Lithium-Ionen-Zellen, von denen behauptet wurde, sie seien sicherer, langlebiger und billiger als die derzeit auf dem Markt befindlichen Batterien im Jahr 2009.Die Batterien von Seeo verwendeten dünne Polymerfilme als Elektrolyt und leichte Elektroden mit hoher Energiedichte. Jetzt heißt das patentierte Polymer DryLyte könnte in Elektrofahrzeugen in nur drei bis fünf Jahren eingesetzt werden.
Die gleiche Zeit, die das Team der University of Maryland für die Markteinführung der 4V-Technologie auf dem kommerziellen Markt aufgewendet hat.
Seeo behauptet, dass sie eine Zykluslebensdauer von 1000 mit weniger als erreichen können 5 Prozent Kapazitätsverlust, während die University of Maryland erklärte, dass ihr Ziel etwas weniger ehrgeizig ist. “Im Moment sprechen wir über 50-100 Zyklen, aber im Vergleich zu organischen Elektrolytbatterien wollen wir 500 oder mehr erreichen.Sagte Wang.
Lassen Sie die Batteriespiele beginnen.
Via : BBC , Technologiebericht , Joule