محققان دانشگاه استنفورد نوعی الکترولیت غیر قابل اشتعال را برای تولید باتری های لیتیوم یون ابداع کردند.
به گزارش تکناک، الکترولیت غیر قابل اشتعال مبتنی بر پلیمر، که به اختصار SAFE نامیده می شود، به دستگاه های الکترونیکی اجازه می دهد تا در دماهای بالاتری بدون اینکه باتری های آنها شعله ور شوند کار کنند.
اکثر دستگاه های الکترونیکی فعلی از باتری های لیتیوم یون استفاده می کنند. با این حال، این باتری آنها خطر شعله ور شدن دارند. این به این دلیل است که باتری های لیتیوم یون در دمای بالا قابلیت اشتعال دارند.
قابلیت اشتعال آنها به این دلیل است که الکترولیت داخل آنها، که ماده ای است که یون های لیتیوم را بین دو الکترود به هنگام شارژ و تخلیه باتری جابجا می کند، قابلیت بالای اشتعال دارد.
راشل زی هوانگ، دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه استنفورد و اولین نویسنده این مطالعه جدیدگوید: یکی از بزرگترین چالش‌ها در صنعت باتری این مسئله ایمنی است، بنابراین تلاش زیادی برای ساخت الکترولیت باتری ایمن وجود دارد.
یک الکترولیت نمک اضافی
الکترولیت های معمولی باتری لیتیوم یونی از نمک لیتیوم حل شده در یک حلال آلی مایع مانند اتر یا کربنات ساخته می شوند. در حالی که این حلال با کمک به حرکت یون‌های لیتیوم، عملکرد باتری را بهبود می‌بخشد، اما ماده ای است که به سرعت مشتعل می شود.
در دماهای بالاتر از 60 درجه سانتیگراد، حلال مورد استفاده در الکترولیت های معمولی شروع به تبخیر می کند و از مایع به گاز تبدیل می شود و باعث می شود باتری متورم شود. سپس این گاز مشتعل می شود و باعث می شود کل باتری منفجر شود.
ده ها سال است که محققان در تلاش برای تولید الکترولیت های غیرقابل اشتعال هستند. این شامل الکترولیت های پلیمری می شود که به جای محلول کلاسیک نمک-حلال از یک ماتریس پلیمری برای حرکت یون ها استفاده می کنند. با این حال، این الکترولیت های جایگزین در مقایسه با الکترولیت های معمولی عملکرد کمتری دارند.
تیم به رهبری یی کوی، استاد آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC و استنفورد، می خواستند الکترولیتی بر پایه پلیمر تولید کنند که هم ایمنی و هم کارایی را ارائه دهد و ترفندی که الکترولیت را ایمن و کارآمد کرد، افزودن هر چه بیشتر نمک لیتیوم خاص (LiFSI) به یک الکترولیت مبتنی بر پلیمر بود.
نمک اضافی مولکول های الکترولیت را حفظ می کند و از تبخیر آنها در دماهای بالا جلوگیری می کند در نتیجه مانع از آتش سوزی در دمای بالا می شود.
در آزمایش های دما، باتری لیتیوم یونی در دمای 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتیگراد) به کار خود ادامه داد.
هوانگ گفت :معمولاً کمتر از 50 درصد وزن الکترولیت مبتنی بر پلیمر را نمک تشکیل می دهد. هوانگ این عدد را به 63 درصد رساند و یکی از نمکی ترین الکترولیت‌های مبتنی بر پلیمر را ایجاد کرد.
باتری های نسوز
یکی از ویژگی‌های کلیدی الکترولیت جدید این تیم این است که شکلی شبیه به الکترولیت‌های معمولی دارد، به این معنی که برخلاف سایر الکترولیت‌های آزمایشی و غیرقابل اشتعال، می‌توان آن را با قطعات باتری موجود ادغام کرد.
این تیم تحقیقاتی اظهار داشت که این الکترولیت می تواند در خودروهای الکتریکی استفاده شود. اگر در ساخت باتری‌های لیتیوم یونی که در خودروهای الکتریکی استفاده می شود، از این الکترولیت جدید استفاده شود، خطر احتراق بسیار پایین می آید.
همچنین با کاهش فضای کمتر برای سیستم خنک کننده باتری و اختصاص فضای بیشتر به خود باتری در خودرو می تواند ظرفیت و توان باتری را افزایش و در نتیجه برد خودروی الکتریکی را بیشتر کند.
