Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Nanowłókna Zylon - sposób na tworzenie się dendrytów w akumulatorach?

ghost666 18 Maj 2016 14:54 1605 0
  • Nanowłókna Zylon - sposób na tworzenie się dendrytów w akumulatorach?
    Jednym a największych problemów, przy projektowaniu wysokoenergetycznych akumulatorów opartych o litowe elektrody jest zjawisko tworzenia się dendrytów. Twory te powstają na elektrodach, poprzez odkładanie się litu z elektrolitu w drzewiastej formie. Dendryty takie zwierają elektrody ogniwa, co czyni je niezdatnymi do dalszego wykorzystania. Z uwagi na to zjawisko ogniwa litowe mają niewielką liczbę cyklów ładowania i rozładowywania, po których nie nadają się do dalszego wykorzystania. Naukowcy próbowali wielu metod do przeciwdziałania formacji dendrytów, jednakże niewiele z nich nadaje się do realnej aplikacji.

    Idealnym rozwiązaniem kwestii dendrytów jest wykorzystanie separatorów w ogniwie, które oddzielałyby elektrolit od elektrody, na której osadzają się dendryty. Przetestowano wiele materiałów w tej aplikacji: ceramiki, ale one są zbyt kruche i łatwo pękają; polimery, ale one z kolei mają zbyt małą wytrzymałość mechaniczną. Rozwiązaniem mogą być nanowłókna, jednakże dotychczasowo były one problematyczne w wytwarzaniu.

    Xiaoming Hao z współpracownikami z University in Evanston w Illinois znaleźli materiał, który potencjalnie może zostać zastosowany w tej aplikacji z powodzeniem. Udało im się wytworzyć wytrzymałe membrany z włókien materiału nazywanego Zylon. Jest on bardzo lekki, a jednocześnie wytrzymalszy nawet od Kewlaru. Dotychczasowo znalazł on zastosowanie np. w sondach kosmicznych konstruowanych przez NASA czy sprzęcie sportowym.

    Naukowcy pokazali, że z Zylonu wytwarzać można włókna, z których następnie możliwe jest wytworzenie membran. Są one niezwykle wytrzymałe, wykazują niewielką rezystancję elektryczną i są odporne na ciepło. Ten zestaw cech pozwala na zastosowanie ich w ogniwach litowych.

    Podczas swoich badań naukowcy porównali ogniwa z Zylonowymi przekładkami do najnowocześniejszych obecnie ogniw, opartych na przekładkach z materiału nazwanego Celgard 2400. Membrana oparta o Zylonowe włókna okazała się być lepsza i to pod kilkoma względami. Po 230 godzinach eksploatacji ogniwa z Celgard 2400 na elektrodzie udało się zaobserwować dendrytyczne narośle, a na badanej elektrodzie tego rodzaju 'wykwitów' nie widać było nawet po 700 h eksploatacji.

    Brak wzrostu dendrytów przekłada się na mierzalne parametry ogniwa, szczególnie wyższą stabilność i wydajność długoczasową. Dodatkowo badana membrana okazała się wytrzymalsza na temperaturę. Celgard 2400 zaczyna się topić w temperaturze około 125°C, a Zylon działa do 185°C (temperatura rozkładu elektrolitu). Pozwala to na eksploatację ogniwa w wyższej temperaturze.

    Naukowcy analizują teraz dalsze kroki. Jednym z ich priorytetów jest poszukiwanie alternatywnych metod produkcji Zylonowych membran, aby ich produkcja była tańsza i prostsza, a także bardziej przyjazna środowisku. Celem jest stworzenie technologii, która pozwala na wdrożenie Zylonowych membran do produkowanych ogniw.

    Innym kierunkiem badań jest zastosowanie tego rodzaju membran w innych ogniwach, opartych na siarce, sodzie czy glinie, gdzie formacja dendrytów także jest problemem. Materiał ten może znaleźć także zastosowanie przy produkcji superkondensatorów.

    Źródło: http://phys.org/news/2016-05-dendrite-proof-batteries-zylon-nanofibers.html#jCp


    Fajne! Ranking DIY