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Kevlar-Membranen-Form-„kugelsichere“ Batterie für sichereres, dünneres Lithium Rechargeables

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Mit einer Vorlage von der Technologie, die in den kugelsicheren Westen eingesetzt wird, hat die Universität von Michigan neue Batterietechnologie entwickelt, die die Art der Feuer verhindern könnte, die Boeing 787 Dreamliners 2013 erdeten.

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Die Innovation ist eine vorgerückte Sperre zwischen den Elektroden in einer Lithiumionbatterie. Gebildet mit den nanofibers, die von Kevlar extrahiert werden, erstickt das starke Material in den kugelsicheren Westen, die Sperre das Wachstum von Metalltendrils, die unerwünschte Bahnen für elektrischen Strom werden können.

Forscher an der Universität von Michigan gründeten auch Ann Dorn-gegründete Elegus Technologien, um diese Forschung vom Labor zu holen, um zu vermarkten. Massenproduktion wird erwartet, um im vierten Quartal 2016 anzufangen.

„Anders als andere ultra starke Materialien wie Carbon nanotubes, ist Kevlar eine Isolierung,“, sagte Nicholas Kotov, ein Technikprofessor an der Universität. „Dieses Eigentum ist für Separatoren vollkommen, die Kurzschluss verhindern müssen zwischen zwei Elektroden.“

Lithium-Ionbatterien arbeiten, indem sie Lithiumionen von einer Elektrode zur anderen überqueren. Dieses verursacht eine Gebührenungleichheit, und da Elektronen nicht die Membrane zwischen die Elektroden durchlaufen können, laufen sie einen Stromkreis anstatt durch und tun etwas, das auf der Weise nützlich ist.

Aber, wenn die Löcher in der Membrane zu groß sind, können die Lithiumatome in die fern-like Strukturen sich errichten, genannt Dendriten, die schließlich durch die Membrane stoßen. Wenn sie die andere Elektrode erreichen, haben die Elektronen einen Weg innerhalb der Batterie und heraus schließen den Stromkreis kurz. Dieses ist, wie die Batteriefeuer auf dem Boeing 787 gedacht werden begonnen zu haben.

„Die Farnform ist besonders schwierig, wegen seiner nanoscale Spitze zu stoppen,“, sagte Siu auf Tung, einen Student im Aufbaustudium Kotovs im Labor, sowie leitender Technologiebeamter bei Elegus. „Es war sehr wichtig, dass die Fasern bildeten kleinere Poren als die Spitzegröße.“

Während die Breiten der Poren in anderen Membranen einige hundert Nanometer oder einige hundred-thousandths eines Zentimeter sind, sind die Poren in der Membrane, die an U-M entwickelt wird, 15 Nanometer to-20 herüber. Sie sind genug groß, einzelne Lithiumionen überschreiten zu lassen, aber klein genug, die 20 to-50-nanometer Spitzen der Farnstrukturen zu blockieren.

Die Forscher stellten die Membrane her, indem sie die Fasern auf einander in den dünnen Blättern überlagerten. Diese Methode hält die chain-like Moleküle im Plastik, der heraus ausgedehnt wird, der für gute Lithiumionleitfähigkeit zwischen den Elektroden wichtig ist, entsprechend Tung.

„Die spezielle Eigenschaft dieses Materials ist wir kann sie sehr dünn bilden, also können wir mehr Energie in den gleichen BatterieZellengröße kommen, oder wir können den Zellengröße schrumpfen,“, sagte Dan VanderLey, ein Ingenieur, der gefundenem Elegus durch Meister U-Ms des Unternehmergeistprogramms half. „Wir haben viel Interesse von den Leuten gesehen, die schauen, um dünnere Produkte zu bilden.“

Dreißig Firmen haben Proben des Materials verlangt.

Kevlar Hitzebeständigkeit könnte zu sicherere Batterien auch führen, während die Membrane eine bessere Wahrscheinlichkeit von ein Feuer als die meisten gebräuchlichen Membranen z.Z. überleben steht.

Während die Mannschaft mit der Fähigkeit der Membrane, die Lithiumdendriten zu blockieren zufrieden ist, suchen sie z.Z. nach Weisen, den Fluss der losen Lithiumionen zu verbessern, damit Batterien ihre Energie schneller aufladen und freigeben können.

Die Informationen sind von einer Studie, „ein Dendrit-unterdrückender fester Ionenleiter von den aramid nanofibers,“, der online in den Natur-Kommunikationen erscheint.

Die Forschung wurde hauptsächlich durch die National Science Foundation unter seiner Chemikalie, Biotechnik finanziert, kamen Klima- und Transport-Systeme und seine teilweise Finanzierung Innovationcorp. auch vom Büro der Marineforschung und der Luftwaffen-Büro-wissenschaftlichen Forschung.