{{{sourceTextContent.title}}}

Batería “a prueba de balas” de las formas de la membrana de Kevlar para un litio más seguro, más fino Rechargeables

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Con una ayuda de la tecnología usada en chalecos a prueba de balas, la Universidad de Michigan ha desarrollado la nueva tecnología de la batería que podría prevenir la clase de fuegos que pusieron a tierra Boeing 787 Dreamliners en 2013.

{{{sourceTextContent.description}}}

La innovación es una barrera avanzada entre los electrodos en una batería del litio-ion. Hecho con los nanofibers extraídos de Kevlar, el material resistente en chalecos a prueba de balas, la barrera sofoca el crecimiento de los tendrils del metal que pueden convertirse en caminos indeseados para la corriente eléctrica.

Los investigadores en la Universidad de Michigan también fundaron las tecnologías Cenador-basadas Ana de Elegus para traer esta investigación del laboratorio para poner. Se espera que la producción en masa comience en el cuarto trimestre 2016.

“Desemejante de otros materiales ultra fuertes tales como nanotubes del carbón, Kevlar es un aislador,” dijo a Nicholas Kotov, profesor de la ingeniería en la universidad. “Esta característica es perfecta para los separadores que necesitan evitar el poner en cortocircuito entre dos electrodos.”

las baterías del Litio-ion funcionan yendo y los iones del litio a partir de un electrodo al otro. Esto crea un desequilibrio de la carga, y puesto que los electrones no pueden pasar a través de la membrana entre los electrodos, pasan a través de un circuito en lugar de otro y hacen algo útil en la manera.

Pero si los agujeros en la membrana son demasiado grandes, los átomos del litio pueden incorporarse a las estructuras fern-like, llamadas las dendritas, que empujan eventual a través de la membrana. Si alcanzan el otro electrodo, los electrones tienen una trayectoria dentro de la batería, poniendo en cortocircuito hacia fuera el circuito. Éste es cómo los fuegos de la batería en Boeing 787 se piensan para haber comenzado.

“La forma del helecho es particularmente difícil de parar debido a su extremidad del nanoscale,” dijo Siu en Tung, estudiante de tercer ciclo en el laboratorio de Kotov, tan bien como principal oficial de la tecnología en Elegus. “Era muy importante que las fibras formaron poros más pequeños que el tamaño de la extremidad.”

Mientras que las anchuras de poros en otras membranas son unas centenas nanómetros, o algunos hundred-thousandths de un centímetro, los poros en la membrana desarrollada en el U-M son 15 nanómetros to-20 a través. Son bastante grandes dejar los iones individuales del litio pasar, pero bastante pequeño bloquear las 20 extremidades de to-50-nanometer de las helecho-estructuras.

Los investigadores hicieron la membrana acodando las fibras encima de uno a en hojas finas. Este método mantiene las moléculas chain-like el plástico estirado hacia fuera, que es importante para la buena conductividad del litio-ion entre los electrodos, según Tung.

“La característica especial de este material es nosotros puede hacerlo muy fino, así que podemos conseguir más energía en el mismo tamaño de célula de batería, o podemos encoger el tamaño de célula,” dijo a Dan VanderLey, ingeniero que ayudó a Elegus encontrado a través del amo del U-M del programa del espíritu emprendedor. “Hemos visto mucho interés de la gente que miraba para hacer productos más finos.”

Treinta compañías han pedido las muestras del material.

La resistencia térmica de Kevlar podría también llevar a baterías más seguras mientras que la membrana tiene una mejor posibilidad de sobrevivir un fuego que la mayoría de las membranas actualmente funcionando.

Mientras que satisfacen al equipo con la capacidad de la membrana de bloquear las dendritas del litio, están buscando actualmente maneras de mejorar el flujo de iones flojos del litio de modo que las baterías puedan cargar y lanzar su energía más rápidamente.

La información es de un estudio, “un conductor sólido de dendrita-supresión del ion de nanofibers del aramid,” que aparezca en línea en comunicaciones de la naturaleza.

La investigación fue financiada sobre todo por el National Science Foundation bajo su producto químico, bioingeniería, los sistemas ambientales y de transporte y su financiación parcial de Innovation Corp. también vinieron de oficina de la investigación naval y de la investigación científica de la oficina de la fuerza aérea.