Σταματώντας τις πυρκαγιές πριν ξεκινήσουν - πώς μια αλμυρή λύση δίνει έλεγχο ασφαλείας μεταλλικών μπαταριών λιθίου

Οι μπαταρίες λιθίου-μετάλλου είναι εξαιρετικά ελπιδοφόρες για την αποθήκευση ενέργειας επόμενης γενιάς λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και των εξαιρετικών ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων τους, καθιστώντας τους έναν πιθανό μεταναστευτή παιχνιδιού στην τροφοδοσία ηλεκτρικών οχημάτων, τα φορητά ηλεκτρονικά και την αποθήκευση της κλίμακας δικτύου. Ωστόσο, η ευρεία υιοθέτησή τους παρεμποδίζεται από ανησυχίες για την ασφάλεια, ιδιαίτερα από τον κίνδυνο εσωτερικών βραχυκυκλώματος και θερμικής διαφυγής που οδηγεί σε πυρκαγιές και εκρήξεις.

Εισάγετε μια νέα μελέτη από την ομάδα του καθηγητή Gary Koenig στο Πανεπιστήμιο Drexel, το οποίο παρουσιάζει μια καινοτόμο προσέγγιση για τον άμβλυνση αυτών των κινδύνων για την ασφάλεια χρησιμοποιώντας μια μη εύφλεκτη αιθέρια ενδιάμεση φάση που σχηματίζεται από ένα λιθίου δις (τριφθορομεθανοσουλφονυλ) ιμιδίου (LITFSI) διαλύματος αλατιού.

Η αιθέρια ενδιάμεση φάση δρα ως προστατευτικό στρώμα στην μεταλλική επιφάνεια του λιθίου, καταστέλλοντας αποτελεσματικά την ανάπτυξη δενδριτών και σταθεροποιώντας τη διεπαφή. Αυτή η αξιοσημείωτη προστατευτική ενδιάμεση φάση αποδίδεται στη μοναδική συμπεριφορά διαλυτοποίησης του LITFSI σε αιθέριους διαλύτες, γεγονός που επιτρέπει τη δημιουργία ενδιάμεσης στερεάς ηλεκτρολυτικής που είναι πλούσιο σε είδη LIF και TFSI⁻, που είναι κρίσιμη για την αναστολή της δενδριτών.

Η απόδοση των μπαταριών λιθίου-μετάλλων με την αιθέρια ενδιάμεση φάση ξεπέρασε εκείνους με παραδοσιακούς ηλεκτρολύτες με βάση το ανθρακικό άλας όσον αφορά την ασφάλεια και την ηλεκτροχημική απόδοση. Οι μπαταρίες κατέδειξαν σταθερή ποδηλασία για πάνω από 1000 ώρες σε υψηλή πυκνότητα ρεύματος 5 ma cm⁻2, υπερβαίνει κατά πολύ το σημείο αναφοράς για τις μπαταρίες εμπορικών ιόντων λιθίου.

Επιπλέον, η αιθέρια ενδιάμεση φάση εμφάνισε εξαιρετική αντοχή στην πυρκαγιά, καταστέλλοντας αποτελεσματικά τη θερμική διαφυγή και την πρόληψη των πυρκαγιών της μπαταρίας ακόμη και σε ακραίες συνθήκες, όπως οι δοκιμές διείσδυσης των νυχιών. Η μη εύφλεκτη φύση του αιθέριου ηλεκτρολύτη συμβάλλει περαιτέρω στην ενισχυμένη ασφάλεια εξαλείφοντας τον κίνδυνο ανάφλεξης ηλεκτρολυτών.

Αυτή η πρωτοποριακή έρευνα ανοίγει το δρόμο για ασφαλέστερες μπαταρίες λιθίου-μετάλλου με εξαιρετικές ηλεκτροχημικές επιδόσεις, προσφέροντας μια πολλά υποσχόμενη λύση για το μέλλον της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας.