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Batterie « à l'épreuve des balles » de formes de membrane de Kevlar pour un lithium plus sûr et plus mince Rechargeables

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Avec une aide de la technologie utilisée dans des gilets à l'épreuve des balles, l'Université du Michigan a développé la nouvelle technologie de batterie qui pourrait empêcher le genre de feux qui ont fondu Boeing 787 Dreamliners en 2013.

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L'innovation est une barrière avancée entre les électrodes dans une batterie de lithium-ion. Fait avec des nanofibers extraits à partir de Kevlar, le matériel dur dans des gilets à l'épreuve des balles, la barrière étouffe la croissance des tendrils en métal qui peuvent devenir des voies non désirées pour le courant électrique.

Les chercheurs à l'Université du Michigan ont également fondé des technologies d'Elegus Axe-basées par Ann pour apporter cette recherche du laboratoire pour lancer sur le marché. On s'attend à ce que la production en série commence dans le quatrième trimestre 2016.

« À la différence d'autres matériaux ultra forts tels que des nanotubes de carbone, Kevlar est un isolateur, » a dit Nicholas Kotov, un professeur de technologie à l'université. « Cette propriété est parfaite pour les séparateurs qui doivent empêcher court-circuiter entre deux électrodes. »

les batteries de Lithium-ion fonctionnent à côté de faire la navette des ions de lithium d'une électrode à l'autre. Ceci crée un déséquilibre de charge, et puisque les électrons ne peuvent pas passer par la membrane entre les électrodes, ils passent par un circuit à la place et font quelque chose utile sur le chemin.

Mais si les trous dans la membrane sont trop grands, les atomes de lithium peuvent se construire dans les structures fern-like, appelées les dendrites, qui poussent par la suite par la membrane. S'ils atteignent l'autre électrode, les électrons ont un chemin dans la batterie, court-circuitant dehors le circuit. C'est comment on pense les feux de batterie sur Boeing 787 pour avoir commencé.

« Il est particulièrement difficile arrêter la forme de fougère en raison de son bout de nanoscale, » a dit SIU sur Tung, un étudiant de troisième cycle dans le laboratoire de Kotov, comme le dirigeant en chef de technologie chez Elegus. « Il était très important que les fibres aient formé de plus petits pores que la taille de bout. »

Tandis que les largeurs des pores dans d'autres membranes sont quelques cent nanomètres, ou quelques hundred-thousandths d'un centimètre, les pores dans la membrane développée à l'UM sont de 15 nanomètres to-20 à travers. Ils sont assez grands pour laisser différents ions de lithium passer, mais assez petit pour bloquer les 20 bouts de to-50-nanometer des fougère-structures.

Les chercheurs ont fait la membrane en posant les fibres sur l'un l'autre en feuilles minces. Cette méthode maintient les molécules chain-like dans le plastique étiré dehors, qui est important pour la bonne conductivité de lithium-ion entre les électrodes, selon Tung.

« Usage spécial de ce matériel est nous peut la rendre très mince, ainsi nous pouvons entrer plus d'énergie dans la même taille de cellules de batterie, ou nous pouvons rétrécir la taille de cellules, » a dit Dan VanderLey, un ingénieur qui a aidé Elegus trouvé par le maître de l'UM du programme d'esprit d'entreprise. « Nous avons vu beaucoup d'intérêt des personnes regardant pour faire des produits plus minces. »

Trente compagnies ont demandé des échantillons du matériel.

La résistance thermique de Kevlar pourrait également mener à des batteries plus sûres pendant que la membrane tient une meilleure possibilité de survivre à un feu que la plupart des membranes actuellement en service.

Tandis que l'équipe est satisfaite de la capacité de la membrane de bloquer les dendrites de lithium, elles recherchent actuellement des manières d'améliorer l'écoulement des ions lâches de lithium de sorte que les batteries puissent charger et libérer leur énergie plus rapidement.

L'information est d'une étude, « un conducteur plein de dendrite-suppression d'ion des nanofibers d'aramid, » qui apparaît en ligne dans des communications de nature.

La recherche a été placée principalement par le National Science Foundation sous son produit chimique, technologie biologique, les systèmes environnementaux et de transport et son placement partiel d'Innovation Corp. sont également venus du bureau de la recherche navale et de la recherche scientifique de bureau de l'Armée de l'Air.