この発見のおかげで、リチウム電池の性能は大幅に改善される可能性があります。テキサスA&M大学の研究者らは、リチウム電池の過熱リスクを軽減できる新技術を発明した。その結果、充電時間が大幅に短縮され、デバイスの爆発のリスクがほぼゼロになります。
それは秘密ではありません。ザ電池 au リチウム私たちの現在のスマートフォンには、過熱する傾向。ほとんどの場合、内部短絡が原因でバッテリー、ひいてはデバイスが発熱します。残念なことに悲劇に発展するケースもある。 2019年10月に、充電中にスマートフォンが爆発し、ティーンエイジャーが命を落とした。少し後、フランスではトゥールーズの映画館が強制建設されました。スマートフォンによる火災で顧客を避難させるため。
ただ、その研究者たちは、テキサス A&M 大学（米国は）問題の解決策を見つけたようだリチウム電池に関する複数の問題。おかげでカーボンナノチューブの集積のアノード（編集者注：電流が入る電極）内リチウム金属電池、これらの科学者はモデルを作ることに成功しましたより安全かつ迅速に現在のバージョンよりも。
研究者らによると、このアノードの新しいアーキテクチャにより、充電速度が大幅に向上。 「この新しい構造は、リチウムがアノードの外側に蓄積するのを防ぎます。これにより、時間の経過とともに、「デバイスの爆発」の主な原因の 1 つである、2 つのバッテリー コンパートメントの内容物間の意図しない接触が引き起こされる可能性があります。機械工学科長、Choongho Yu 教授の研究室に所属する材料科学の学生、Juran Noh 氏はこう説明します。
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最初のステップ: リチウムから純粋な金属へ
続行する前に、いくつかの説明が必要です。リチウム電池が充電および放電すると、リチウムイオンが正極と負極の間を行き来します。ほとんどの場合、陽極は花崗岩と銅でできています。これらの材料の使用のみが問題を引き起こします。
場合によっては、リチウムイオンが負極表面に均一に析出しないことがありますが、むしろクラスターを形成する。これらのクラスターは次のように呼ばれます樹状突起。時間の経過とともに、これらの樹状突起は発達し、成長し、最終的には材料に穴を開けます2 つのバッテリーコンパートメントを分離します。この違反により、巡回裁判所なし、デバイスが発火する可能性があります。
さらに、デンドライトの成長はバッテリーの性能に大きな影響を与えますエネルギー生成に利用できなくなったリチウムイオンを消費することによって。しかし、能十蘭によれば、リチウム金属アノードの使用はるかに高いエネルギー密度が可能になり、10倍の容量従来のバッテリーと同等です。
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第 2 ステップ: 樹状突起の問題を解決する
これらのリチウム金属アノードは確かに優れた性能を保証しますが、彼らは樹状突起にも脅かされています。これに終止符を打つために、ジュラ・ノーと彼の協力者たちは設計しました。超軽量素材を使用したアノードと呼ばれる高導電性カーボンナノチューブ。足場の形で配置されたこれらのカーボン ナノチューブには、リチウム イオンが堆積できる空間が含まれています。これらのイオンをアノードの表面に結合するには、研究者らはリンカー分子を追加した。
しかし、カーボンナノチューブはリチウムイオンと適切に結合しませんでした。数回の再調整の後、研究者たちは奇跡の公式を発見しました。おかげで適度な量の結合分子の組み込み、樹枝状結晶の形成は不可能であり、アノード表面に結合できるイオンの量ははるかに多かった。
結果、バッテリー容量が増加し、樹状突起に関連する過熱とパフォーマンスの低下の問題が解消されました。。 「安全で長寿命のリチウム金属アノードを構築することは、何十年にもわたって科学的な課題でした。私たちが開発したアノードはこれらの障害を克服し、リチウム金属電池の商業用途に向けた重要な第一歩となります。」
ソース ：現在のテキサスA&M
