Wissenschaftler haben eine neue Art von Lithium-Ionen-Batterie erfunden, die bei 100 ° C sicher verwendet werden kann

Lithium-Ionen-Batterien sind im täglichen Leben der Menschen populär geworden (Elektroautos und Mobiltelefone sind überall), aber Forscher versuchen immer noch, sicherere Versionen zu entwickeln. Lithium-Ionen-Batterien sind bekannt für ihre "geringe Größe und große Kapazität", können jedoch bei hohen Temperaturen leicht große Probleme verursachen. Um eine "Selbstentzündung" zu vermeiden, kann das Ersetzen brennbarer flüssiger Elektrolyte durch feste Formen eine Möglichkeit sein, dieses Problem zu überwinden. Die Forscher haben gerade eine mögliche Antwort gefunden: eine solide Lithium-Ionen-Batterie, die Temperaturen von 100 Grad Celsius standhält, ohne Feuer zu fangen.

Selbst wenn Sie Ihr Telefon nicht in die Sonne stellen, können Sie die Hochtemperaturwarnung auf dem Bildschirm abrufen, z. B. "Bitte verwenden Sie es nach dem Abkühlen weiter."

Dies liegt daran, dass sich der flüssige Elektrolyt in der Batterie ausdehnen oder bei hohen Temperaturen entzündet werden kann. Falsches Laden und Überhitzen können eine der Ursachen für diese Art von Fehler sein.

Obwohl die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls der Lithiumbatterie nicht hoch ist, ist die Gesamtbeteiligung an der Welt immer noch erstaunlich. Natürlich möchten Sie mit dem iPhone oder dem Elektroauto keinen solchen Unfall haben.

Die Forscher möchten, dass Lithium-Ionen-Batterien sicherer sind, indem sie intelligente Chips zur Überwachung des Batteriezustands bauen oder flüssige Elektrolyte durch feste ersetzen.

Elektrolyte werden zwischen positiven und negativen Elektroden geflutet, und Festkörperbatterien sind deutlich widerstandsfähiger gegen hohe Temperaturen. Dieses Konzept stellt jedoch auch ein weiteres Problem dar: Wie werden feste Elektroden mit festen Elektrolyten verbunden, um den Ladungsfluss zu ermöglichen, den Widerstand zu minimieren und die Ladezeit zu verlängern? .

Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich haben ein Batteriedesign vorgeschlagen, das das Problem gelöst haben soll. Sie verglichen die neue Batterie mit einem Sandwich mit zwei Brotstücken auf der Elektrode und einem festen Elektrolyten auf der mittleren Fleischschicht.

Granat ist ein Mineral, das verschiedene Edelsteine bildet. Es wird als Schleifmaterial beim Schneiden von Wassermessern verwendet und ist auch das Material mit der höchsten Leitfähigkeit von Lithiumionen.

Das Team stellte den festen Granatelektrolyten her, um seine porösen Oberflächeneigenschaften zu nutzen. Das viskose Negativ ermöglicht es, in Kongzhong einzudringen, so dass die Kontaktfläche zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten sehr groß ist, was bedeutet, dass sich die Batterie schneller aufladen kann.

Im Test stellte das Team fest, dass es hohen Temperaturen von 100 ° C standhalten kann. "Batterien mit Flüssig- oder Gelelektrolyten können solch hohen Temperaturen nicht standhalten", sagte Co-Autor Janvanden Broek.

Gegenwärtig liegt die optimale Betriebstemperatur der Batterie bei 95 ° C (203 ° F) und darüber, was die Bewegung von Lithiumionen besser fördern kann. Die Anwendungsaussichten eignen sich auch für den Einsatz in energiespeicherkraftwerken.

Details der Studie wurden in der jüngsten Ausgabe von Advanced Energy Materials veröffentlicht.

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