A nova tecnologia poderia impedir o tipo de incêndios que levaram recalls e proibições em uma ampla gama de dispositivos alimentados por bateria, desde poltronas reclináveis e computadores para sistemas de navegação e hoverboards.
"As pessoas têm tentado diferentes estratégias para resolver o problema dos incêndios acidentais em baterias de lítio-íon", disse Zhenan Bao, um professor de engenharia química na Universidade de Stanford. "Nós projetamos a primeira bateria que pode ser desligado e reviveu ao longo dos ciclos de aquecimento e resfriamento repetidas sem comprometer o desempenho."
Bao e seus colegas descrevem a nova bateria em um estudo publicado no 11 de janeiro de 2016 edição da nova revista Nature Energia.
Uma bateria de iões de lítio típica consiste de dois eletrodos e um eletrólito líquido ou gel que carrega as partículas carregadas entre eles. Perfurar, curto-circuito ou sobrecarga da bateria gera calor. Se a temperatura atinge cerca de 300 graus Fahrenheit (150 graus Celsius), o eletrólito poderia pegar fogo e provocar uma explosão.
Várias técnicas têm sido utilizadas para evitar incêndios da bateria, tais como a adição de retardadores de chama para o electrólito. Em 2014, o engenheiro de Stanford Yi Cui criado uma bateria "inteligente" que oferece amplo aviso antes que fique muito quente.
"Infelizmente, essas técnicas são irreversíveis, assim que a bateria não é mais funcional após superaquece," disse o co-autor Cui, professor associado de ciência e engenharia e da ciência fóton materiais. "É evidente que, apesar dos muitos esforços feitos até agora, a segurança da bateria continua a ser uma preocupação importante e exige uma nova abordagem."
Nanospikes
Para resolver o problema Cui, Bao e pós-escolar Zheng Chen virou-se para a nanotecnologia. Bao inventaram recentemente um sensor wearable para monitorar a temperatura do corpo humano. O sensor é feito de um material plástico encaixado com pequenas partículas de níquel com pontas salientes em nano-escala a partir de sua superfície.
Para a experiência da bateria, os investigadores partículas de níquel revestido com grafeno pontiagudas, uma camada de espessura de átomo de carbono, e as partículas incorporado num filme fino de polietileno elástico.
"Eu prendi o filme de polietileno a um dos eletrodos da bateria, de modo que uma corrente elétrica pode fluir através dele", disse Chen, principal autor do estudo. "Para conduzir eletricidade, as partículas pontiagudas tem que tocar fisicamente um ao outro. Mas durante a expansão térmica, trechos de polietileno. Isso faz com que as partículas se espalhar para além, fazendo com que o filme não condutor de eletricidade, de modo que já não pode fluir através da bateria."
Quando os pesquisadores aqueceram a bateria acima de 160 F (70 C), o filme de polietileno expandido rapidamente como um balão, fazendo com que as partículas pontiagudas para separar e a bateria para desligar. Mas quando a temperatura caiu de volta para baixo para 160 F (70 C), o polietileno encolhido, as partículas voltou em contato, ea bateria começou a gerar eletricidade novamente.
"Podemos até mesmo ajustar a temperatura maior ou menor dependendo do número de partículas que colocamos em ou que tipo de materiais poliméricos que nós escolhemos", disse Bao, que também é professor, por cortesia, da química e da ciência de materiais e engenharia. "Por exemplo, podemos querer a bateria para desligar a 50 C ou 100 C."
Estratégia reversível
Para testar a estabilidade do novo material, os investigadores repetidamente aplicado calor para a bateria por uma pistola de ar quente. Cada vez, a bateria desligar quando ele ficou muito quente e rapidamente retomou operacional quando a temperatura de refrigeração.
"Em comparação com abordagens anteriores, nosso projeto fornece um, rápida estratégia confiável, reversível que pode alcançar um alto desempenho da bateria e maior segurança", disse Cui. "Esta estratégia é uma grande promessa para aplicações práticas da bateria."
Fornecido por: Da phys 2016 ( STOP)
