科学＆テクノロジー

微調整されたリチウムイオン電池は発火せずに貫通可能

市販のバッテリー (上) と改良された電解質を使用したバッテリー (下) での釘刺しテスト香港中文大学教授 Yi-Chun Lu リチウムイオン電池に使用される材料の 1 つを変更するだけで、穴を開けたり曲げたりした場合に発生する制御不能な火災を防ぐことができ、これらのより安全な電池の量産が今後数年以内に開始される可能性があります。 リチウムイオン 電池 スマートフォン、ラップトップ、電気自動車に使用される電極には、グラファイト電極、金属酸化物電極、および溶媒に溶解したリチウム塩の電解質が含まれています。液体電解質は、イオンを一方向に流してバッテリーを充電し、もう一方の方向に流してエネルギーを放出し、デバイスに電力を供給します。 しかし、この設計に穴があけられて短絡が生じると、内部に蓄えられている化学エネルギーが急速に放出され、火災や爆発を引き起こす可能性があります。 研究者らは、このような火災を防ぐための代替バッテリー設計を開発しました。 保護ジェル そしてさらに 液体電解質の固体代替品。 今、 ユエ・スン 香港中文大学の研究者らは、電解質材料の変更により、既存の電池とまったく同じように構築できる安全な設計を開発した。 火災は、アニオンと呼ばれるマイナスに帯電したイオンがバッテリー内のリチウムとの結合を切るときに発生します。結合が壊れると、より多くの熱が放出され、熱暴走と呼ばれるプロセスで破壊的なサイクルが継続します。 これを回避するために、研究者らは、熱暴走が始まる高温でのみ既存の溶媒のリチウムと結合するリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドと呼ばれる第2の溶媒を作成した。通常の溶剤とは異なり、この新しい材料にはアニオン結合が存在できないため、熱放出の悪循環が発生しません。釘を刺した場合、バッテリー内部の温度はわずか 3.5°C しか上昇しませんでしたが、従来のバッテリーは 500°C 以上発熱することがありました。 「悪者は陰イオンです。陰イオンは多くの結合エネルギーを持っています。そして、熱暴走を引き起こすのはこれらの結合が切れることです」と彼は言います。 ゲイリー・リーク 英国バーミンガム大学にて。 「これにより、悪者をそのプロセスから隔離することができます。バッテリーの安全性という点では大きな進歩です。」 テストでは、新しい溶媒を使用したバッテリーは 4,100 時間の使用後も容量の 82% を維持できました。これは、現在の技術と競合できることを意味します。 Leeke氏は、この研究結果は次世代電池に組み込まれ、3～5年以内に量産される可能性があると述べている。 トピック:…