Mencegah ledakan baterai lithium-ion dengan berlian

Dibandingkan dengan teknologi baterai lainnya, baterai Lithium ion (Li-ion) memiliki kepadatan energi yang relatif tinggi dan umur panjang. Perkembangan mereka selama bertahun-tahun telah memungkinkan mereka untuk menjadi teknologi baterai pilihan di sejumlah bidang.

Ini termasuk menyalakan elektronik portabel, dan kendaraan listrik. Meskipun mereka memiliki karakteristik yang diinginkan dan mengungguli teknologi lain yang tersedia secara komersial, mereka bukannya tanpa masalah.

Baterai Li-ion dapat meledak dalam kondisi yang tepat. Hal ini menimbulkan kekhawatiran besar. Bahaya potensial mereka adalah sedemikian rupa sehingga maskapai penerbangan hanya mengizinkan teknologi baterai ini di bagasi jinjing.

Ketika topik meledak baterai Li-ion muncul, Samsung Galaxy Note 7 yang terkenal segera muncul di benak. Beberapa baterai perangkat Samsung yang ditarik ini akhirnya meledak.

Kontroversi yang terkait dengan hoverboards meledak juga muncul. Denominator umum di antara 2 skenario ini adalah bahwa ledakannya adalah akibat baterai Li-ion yang rusak.

Sementara 2 kasing ini menerima banyak perhatian, perangkat lain yang mengandung baterai Li-ion telah meledak sebelumnya. Meskipun jarang dengan baterai yang dikendalikan dengan kualitas yang baik, baterai Li-ion yang meledak merupakan risiko serius yang tidak boleh dianggap remeh.

Sekelompok peneliti dari Universitas Drexel mengakui bahwa masih ada risiko yang terkait dengan teknologi baterai ini dan muncul dengan twist yang menarik pada kisah ini. Mereka menggunakan berlian untuk membuat baterai lebih stabil! Saya benar-benar ingin memberi tahu Anda semua tentang solusi baru ini, tetapi pertama-tama, mari kita lihat beberapa informasi latar belakang.

Komponen utama baterai adalah sebagai berikut:

• Terminal positif dan negatif: Ini adalah titik kontak untuk peralatan listrik. Mereka membiarkan listrik mengalir dari baterai ke peralatan.
• Anoda dan katoda: Reaksi kimia terjadi pada elektroda-elektroda ini yang bertanggung jawab untuk menghasilkan arus.
• Elektrolit: Ini adalah media yang memungkinkan aliran muatan antara katoda dan anoda.

Bagaimana Baterai Lithium Ion Gagal dan Selanjutnya Meledak

Ledakan pada baterai Li-ion terutama terjadi karena hubungan pendek terminal positif dan negatif. Pembentukan struktur yang disebut dendrit di bagian dalam baterai dapat menyebabkan korsleting ini.

Hubung singkat adalah sambungan listrik yang menyebabkan aliran arus berlebih dan menghasilkan panas.

Dendrit adalah penumpukan yang terbentuk di bagian dalam baterai Li-ion.

Pada dasarnya, dendrit ini membuat hubungan pendek antara terminal positif dan negatif baterai, menghasilkan panas dalam jumlah besar dan menyalakan elektrolit di dalam baterai.

Sebagian besar elektrolit mudah terbakar. Ketika dinyalakan, elektrolit biasanya akan menyebabkan ledakan.

Tindakan Pengamanan

Untungnya langkah-langkah mekanisme keamanan ada di baterai Li-ion berkualitas tinggi.

Tindakan saat ini

Untuk mencegah pembentukan dendrit, baterai Li-ion saat ini di pasaran menggunakan elektroda grafit yang diisi dengan Lithium. Sementara konfigurasi ini, menekan pembentukan dendrit, itu juga mengurangi kepadatan energi baterai.

Jika elektroda ini terbuat dari Lithium murni, baterai akan memiliki sekitar 10 kali kapasitas mereka saat ini. Namun, mereka juga akan lebih cenderung meledak karena peningkatan potensi pembentukan dendrit.

Metode ini cukup efektif. Namun, baterai berkualitas rendah cenderung tidak melakukannya dengan benar yang dapat menyebabkan ledakan. Meskipun demikian, metode yang dijelaskan selanjutnya berpotensi menjadi mekanisme keselamatan yang lebih baik.

Solusi Novel Peneliti Drexel

Tim Drexel datang dengan solusi baru untuk menjaga kepadatan energi Lithium murni sambil meningkatkan keamanan. Mereka merancang baterai yang menggunakan elektroda Lithium murni. Untuk menetralkan pembentukan dendrit, mereka menanamkan larutan elektrolit dengan nanodiamond.

Nanodiamond adalah berlian yang sangat kecil.

Nanodiamond secara drastis mengurangi risiko reaksi kimia yang terjadi pada elektroda yang menghasilkan pembentukan dendrit. Lithium dilapisi ke salah satu elektroda selama pelepasan baterai. Nanodiamond memfasilitasi pelapisan yang seragam, mencegah dendrit.

Pikiran terakhir

Tim mengakui bahwa walaupun metode ini cukup efektif berdasarkan tes mereka, sulit untuk mengatakan bahwa metode mereka akan sepenuhnya menghilangkan pembentukan dendrit. Dengan demikian, metode ini cukup menjanjikan karena meningkatkan keamanan dan memungkinkan baterai dengan kapasitas lebih tinggi.