Akkujen räjähdykset kuriin

12.09.2016

MIT-Lithium-Dendrites-300-t.jpgMuun muassa litiumakkujen ongelmana on erilaisten dendriittien kasvu metallien pintaan kun akkua ladataan. Ne voivat haitata suorituskykyä ja johtaa oikosulkuun ja jopa akun syttymiseen.

Nyt MIT:n tutkijaryhmä kertoo tehneensä alan yksityiskohtaisimman analyysin siitä miten nämä saostusmuodot muodostuvat ja raportoivat, että on olemassa kaksi täysin erilaista toimintamekanismia. Vaikka molemmat muodot koostuvat litiumin säikeistä, se miten ne kasvavat riippuu käytettävästä virrasta.

Klusteroidut "sammaleiset" saostukset, jotka muodostuvat matalilla virta-arvoilla, osoittautuvat kasvavan juuristaan ja niitä on suhteellisen helppo hallita.

Paljon harvemmat ja nopeasti etenevät "dendriittiset" projektiot kasvavat toinen toistensa kärjistä. Tämä suuremmilla virroilla esiintyvä dendriittityyppi, on tutkijoiden mukaan vaikeampi hallita ja on vastuussa suurimmasta osasta ongelmia.

Video dendriittien kasvusta

Kuvassa oikealla olevat pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) kuvat osoittavat kahdenlaisia litium saostuksia. Sammaleinen tyyppi (ylhäällä) kasvaa alustastaan sekä neulan kaltaisten dendriittien tyyppi (alhaalla), joka kasvaa kärjistä. Vasemmalla, SEM-kuvat osoittavat keraamista materiaalia olevan esteen vaikutusta, sen rajoittaessa sammaleisen saostuksen kasvua.

 

Kaksi tutkijaa University of Central Floridasta ovat puolestaan löytäneet tavan miten saada kiinteä aine toimimaan kuin nestemäinen ilman, että todella muuntaa sen nesteeksi. Se mahdollisesti avaa uusia mahdollisuuksia sähköisen, optiikan ja tietokoneiden aloilla.

Kun kemia opiskelija Demetrius A. Vazquez-Molina otti COF-5:en palamattoman keinotekoisen materiaalin ja puristi sen pelleteiksi, hän huomasi siinä jotain outoa röntgendiffraktiolla tutkittaessa. Materiaalin sisäinen kiderakenne oli järjestynyt outo kuvioon. Kemian professori Fernando Uribe-Romo ehdotti pellettien kääntämistä ja röntgenanalyysin uudelleen tekemistä.

Tuloksena oli, että materiaalin kiderakenteet olivat tarkasti muodossa, joka mahdollisti litium-ionien virrata siinä yhtä helposti kuin nesteessä.

Esimerkiksi litium-ioni-akuissa käytetään nestettä siirtämään litiumioneja yhdeltä puolelta toiselle. Tämä prosessi varastoi ja purkaa energiaa mutta tuottaa myös lämpöä, joka on johtanut jopa matkapuhelimien räjähdyksiin.

Mutta jos myrkytöntä kiinteää voitaisiin käyttää palavan nesteen sijasta, alan teollisuus voisi todella muuttua.

Aiheesta aiemmin:

Uutta puhtia litium-akkuihin

12.07.2024Hyönteisistä inspiroidut liiketunnistin ja logiikka
08.07.2024Kvanttiannealaari parantaa ymmärrystä kvanttimonikehojärjestelmistä
05.07.2024Hyönteisten lennon salaperäinen mekaniikka
01.07.2024Eksitonit mahdollistavat erittäin ohuen linssin
28.06.2024Luontoa tarkkaillen
27.06.2024Uusi fysikaalinen ilmiö kahden erilaisen materiaalin rajapinnassa
20.06.2024Perovskiiteistä 1D-nanolankoja ja topologisia polaroneita
19.06.2024Täysin optinen fotonisiru tunnistaa ja käsittelee
19.06.2024Uusia toiveita sinkki-ilma akuille
17.06.2024Elektroneille viisikaistainen supervaltatie

Siirry arkistoon »