Batterien, die mit kugelsichere Kevlar-Fasern können nie explodieren
Einer der häufigsten Gründe, dass Batterien explodieren und fangen Feuer – wie bei der Boeing 787 Dreamliner — ist, weil im Laufe der Zeit wachsen kleine leitfähige Wege im Inneren der Batterie innere Struktur, die schließlich es zu kurzen, mit katastrophalen Folgen führen. Aber Nicholas Kotov, Professor an der University of Michigan und Siu auf Tung, Doktorand, kann mit einer Lösung für das Problem mit kugelsichere Kevlar Nanofasern gekommen.
Kugeln zu stoppen ist nicht natürlich der Hauptgrund für die Verwendung von Kevlar, um eine Batterie, aber es stellt sich heraus, die Eigenschaften zu bauen, mit denen das Material um Geschosse zu stoppen kann auch helfen, die Ursache der Batterie Brände zu verhindern.
Lithium-Ionen-Batterien erzeugen indem man Lithium-Ionen zwischen den Schichten der Elektroden, sondern durch sehr spezifische Leiterbahnen aktuelle. Die Lithium-Ionen verhindern einfach direkt zwischen den Elektroden zu springen, wird jeweils eine isolierende Membran dazwischen platziert. Jedoch über Zeit Lithium ordnen sich Atome in Farn-ähnliche Strukturen, so genannte Dendriten, und wie sie größer wachsen stecken sie schließlich durch das isolierende Membran bis sie machen Kontakt mit benachbarten Elektrode verursacht einen Kurzschluss. Und als Boeing mit einigen seiner 787s erlebt, dass Kurzschluss führen kann, zu um voll-auf ausgelöst wird.
Und hier kommt Kevlar zur Rettung. Die Forscher an der University of Michigan geschichteten Nanofasern extrahiert aus Kevlar übereinander zu sehr dünnen isolierenden Platten erstellen. Und es stellt sich heraus das mikroskopische Poren auf dieses neue Material sind eigentlich viel zu klein, erlauben die Spitzen dieser farnartige dendritischen Strukturen durch Stochern zu machen und Kontakt mit anderen Elektroden. Einzelne Lithium-Ionen können noch durch Quetschen, wie nötig, aber sonst nichts.
Kevlar ist auch eine fantastische elektrischer Isolator und hat erstaunliche hitzebeständigen Eigenschaften machen es besonders ideal für den Einsatz in Batterien, die oft heiß laufen können. Darüber hinaus ist der neue Dämmstoff an der University of Michigan entwickelt so dünn, dass es tatsächlich mehr Elektroden in eine ähnlich große Batterie, Erhöhung der Energieausbeute gepackt werden kann. Also wenn es irgendwann im Jahr 2016 in Produktion geht es nicht nur Smartphones, der wird nie auf mysteriöse Weise explodieren bedeuten könnte, sondern vielleicht sogar super-dünnen Smartphones, das wird tatsächlich letzten durch einen ganzen Tag der Nutzung. [University of Michigan]