ナノワイヤーはリチウムイオン電池をより安全にし、火災の危険を排除します

リチウムイオン電池（LIB）では、リチウムイオンは電解質を介して電極間を行き来します。従来のLIBには、塩と有機溶媒でできた液体電解質がありますが、蒸発しやすく、火災を引き起こす可能性があります。その後、研究者たちは潜在的な代替品として固体電解質に注意を向けました。固体電解質にはいくつかのオプションが提案されていますが、ほとんどは不安定であるか、大規模なニーズを満たしていません。高分子電解質は、安定していて安価で弾力性があるため、可能性を示しています。しかし、それらは電気的および機械的特性が不十分です。科学者たちは、電解質を強化するために一連の化合物を追加しています。 XinyongTaoと彼の同僚は以前、優れた機械的特性と導電性を備えたホウ酸マグネシウム（Mg2B2O5）ナノワイヤーを製造していました。

彼らは、ナノワイヤが固体高分子電解質に追加されたときに、これらの特性がバッテリーに追加されるかどうかを確認したかったのです。彼らのチームは、固体電解質を重量で5、10、15、および20パーセントのMg2B2O5ナノワイヤーと混合しました。彼らは、ナノワイヤーが電解質の導電率を増加させ、ナノワイヤーのない電解質よりも多くの応力に耐えることを観察しました。導電率の増加は、電解質を通過するイオンの数がより速く増加するためです。彼らはまた、電解質の可燃性をテストし、それがほとんど燃焼しないことを発見しました。ナノワイヤーで強化された電解質が、バッテリーに配置された場合のように、カソードおよびアノードとペアになっている場合、この設定は、ナノワイヤーのないバッテリーよりも優れた乗算器性能と高いサイクル容量を備えています。

充電式リチウムイオン電池は、私たちの生活のほとんどすべてに電力を供給します。スマートフォンからラップトップ、電気自動車まで、それらがなければどこにいるでしょうか。まあ、正直なところ、どこかがより安全で可燃性が低いです。

残念ながら、リチウムイオン電池は、充電式電池の普及が最近の多くの火災で示されているように、火災に簡単に燃料を追加する可能性があります。テスラSタイプのたばこが上がっている場合でも、HPラップトップのリコールでも、有名なSamsung GalaxyNote7の火災崩壊でも、リチウムイオン電池は率直に言って非常に可燃性です。

しかし、米国化学会誌NanoLettersに掲載された新しい研究によると、リチウムイオン電池の火災リスクを完全に排除する方法があるかもしれません。その答えはナノワイヤーにあります。

リチウムは最も密度の低い金属元素であるため、リチウムイオン電池が非常に一般的です。他の種類の電池よりも多くの電力を収容できます。問題は、リチウムも反応性が高く、ナトリウムとカリウムを含んでいることです。

すべてのバッテリーと同様に、リチウムイオンバッテリーには電解質で分離された2つの電極があります。内部には、リチウム塩と溶媒の電解質溶液があり、それと電極の間に微調整された平衡があります。

バッテリーが充電されると、リチウムイオン溶液は電解質からカーボンアノードに流れ、バッテリーが放電されると逆流します。明らかに、このバランスが崩れると、これがストライキ災害のメイン会場になります。コンポーネントを組み合わせると、バッテリーが過熱して爆発する可能性があります。

ナノワイヤーを使用してリチウムイオン電池の火災を防ぐにはどうすればよいですか？

固体電解質の使用は、リチウムイオン電池からの火災の危険を排除するために実験室で実証されています。残念ながら、固体電解質はスケールアップが難しく、確かに安価ではないため、これは長期的には実行可能な解決策ではありません。

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