Forskere udvikler et lithium-ion-batteri, der ikke bryder i brand

Et fleksibelt lithium-ion-batteri designet af et team af forskere fra Johns Hopkins Applied Physics Laboratory og bygget til at fungere under ekstreme forhold - inklusive skæring, nedsænkning, og simuleret ballistisk påvirkning – kan nu tilføje et ubrændbart til sit CV.

Nuværende Li-ion-batterier er modtagelige for katastrofale brand- og eksplosionshændelser - hvoraf de fleste ankommer uden nogen mærkbar advarsel - fordi de er bygget med brændbare og brændbare materialer. Samsung Galaxy Note7-telefoner blev forbudt fra flyselskaber som følge af denne fare, og søværnets forbud mod e-cigaretter på skibe og ubåde er et direkte svar på behovet for at reducere brændbarheden af ​​sådanne enheder.

Med disse batterier fremstår som det foretrukne energilagringskøretøj til bærbar elektronik, elektriske køretøjer, og netlager, disse sikkerhedsfremskridt markerer et væsentligt skridt fremad i at transformere den måde, Li-ion-batterier fremstilles og bruges i elektroniske enheder.

I forskning offentliggjort for nylig i tidsskriftet Kemisk kommunikation , holdet, ledet af Konstantinos Gerasopoulos fra APL's afdeling for forskning og udforskning, detaljer om sin seneste opdagelse:en ny klasse af "vand-i-salt" og "vand-i-bisalt" elektrolytter - omtalt som WiS og WiBS, henholdsvis - at når det er inkorporeret i en polymermatrix, reducerer vandaktiviteten og hæver batteriets energikapacitet og livscyklus, mens det befrier det brændbare, giftig, og meget reaktive opløsningsmidler, der findes i nuværende Li-ion-batterier. Det er et pengeskab, kraftfuldt alternativ, siger forskerne.

"Li-ion-batterier er allerede en konstant tilstedeværelse i vores daglige liv, fra vores telefoner til vores biler, og at fortsætte med at forbedre deres sikkerhed er altafgørende for yderligere at fremme energilagringsteknologi, sagde Gerasopoulos, seniorforsker og hovedforsker ved APL. "Li-ion batteri formfaktorer har ikke ændret sig meget siden deres kommercialisering i begyndelsen af ​​1990'erne; vi bruger stadig de samme cylindriske eller prismatiske celletyper. Den flydende elektrolyt og den nødvendige hermetiske emballage har meget at gøre med det.

"Vores teams indsats har generelt været fokuseret på at erstatte den brændbare væske med en polymer, der forbedrer sikkerheden og formfaktoren. Vi er begejstrede for, hvor vi er i dag. Vores seneste papir viser forbedret anvendelighed og ydeevne af vandbaserede fleksible polymer Li-ion-batterier der kan bygges og betjenes i fri luft."

Derudover skadetolerancen, der oprindeligt blev demonstreret med holdets fleksible batteri i 2017, er yderligere forbedret i denne nye tilgang til at skabe Li-ion-batterier.

"Den første generation af fleksible batterier var ikke så dimensionsstabile som dem, vi laver i dag, " sagde Gerasopoulos.

Med dette seneste benchmark nået, forskerne fortsætter med at arbejde på yderligere fremskridt inden for denne teknologi.

"Vores team forbedrer løbende sikkerheden og ydeevnen af ​​fleksible Li-ion-batterier, " sagde Jeff Maranchi, programområdelederen for materialevidenskab på APL. "Vi har allerede opnået yderligere opdagelser, der bygger på dette senest rapporterede arbejde, som vi er meget begejstrede for. Vi håber at kunne overføre denne nye forskning til prototyping inden for året."