리튬 이온 배터리를자가 치유하고 쉽게 재활용 할 수 있도록하는 새로운 재료 개발

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리튬 이온 배터리를자가 치유하고 쉽게 재활용 할 수 있도록하는 새로운 재료 개발

Good News Network-2019 년 12 월 27 일

리튬 이온 배터리는 배터리의 액체 전해질을 발화시켜 폭발 및 화재로 이어질 수있는 내부 전기 단락을 개발하는 것으로 유명합니다.

그러나 일리노이 대학교 (University of Illinois)의 엔지니어들은 손상 후자가 치유 할 수있는 견고한 폴리머 기반 전해질을 개발했으며 거친 화학 물질이나 고온을 사용하지 않고도 재료를 재활용 할 수 있습니다.

제조업체가 재활용 가능한자가 치유 상용 배터리를 생산하는 데 도움이 될 수있는 새로운 연구는 미국 화학 학회지.

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리튬-이온 배터리는 여러 번의 충전 및 방전주기를 거치면서 덴 드라이트 (dendites)라고 불리는 작고 가지 같은 고체 리튬 구조를 개발한다고 연구원들은 말했다.

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이러한 구조는 배터리 수명을 줄이고 핫스팟과 전기 단락을 유발하며 때로는 배터리의 내부 부품을 뚫을 수있을 정도로 커져서 전극과 전해질 액체 사이에 폭발적인 화학 반응을 일으 킵니다.

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연구자들은 리튬 이온 배터리의 액체 전해질을 세라믹이나 폴리머와 같은 고체 물질로 대체하려는 화학자와 엔지니어에 의해 추진되고 있다고 말했다. 그러나, 이들 재료 중 다수는 단단하고 부서지기 때문에 전해질 대 전극 접촉이 불량하고 전도성이 감소된다.

과학 및 공학 대학원생 겸 연구 공동 저자 인 Brian Jing은“고체 이온 전도성 고분자는 비 액체 전해질을 개발하기위한 하나의 옵션”이라고 말했다. 그러나 배터리 내부의 고온 조건은 대부분의 폴리머를 녹일 수 있으며 다시 수상 돌기와 고장을 일으킨다. '

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과거의 연구는 가교 된 고무 성 리튬 전도체를 형성하는 중합체 가닥 네트워크를 사용하여 고체 전해질을 생성 하였다. 이 방법은 수상 돌기의 성장을 지연시킵니다. 그러나 이러한 재료는 복잡하며 손상 후 복구하거나 치유 할 수 없다고 Jing은 말했다.

이 문제를 해결하기 위해 연구자들은 가교 점이 교환 반응을 겪고 폴리머 스트랜드를 교환 할 수있는 네트워크 폴리머 전해질을 개발했다. 선형 중합체와 달리, 이러한 네트워크는 가열시 더 단단 해져서 수상 돌기 문제를 잠재적으로 최소화 할 수 있다고 연구원들은 말했다. 또한 손상 후 쉽게 망가져 네트워크 구조로 다시 정리할 수있어 재활용이 가능하며,자가 치유 기능으로 손상 후 전도도를 회복 할 수 있습니다.

L. Brian Stauffer의 사진 / 일리노이 대학

징은“이 새로운 네트워크 폴리머는 기존 폴리머 전해질에서는 볼 수없는 가열에 따라 전도성과 강성이 모두 증가한다는 놀라운 특성을 보여준다.

재료 과학 및 공학 교수 겸 크리스토퍼 에반스 (Christopher Evans) 교수는“대부분의 폴리머는 분해하기 위해 강한 산과 고온이 필요하다. '우리 재료는 실온에서 물에 용해되어 매우 에너지 효율적이고 환경 친화적 인 공정입니다.'

연구원들은 오늘날 사용중인 배터리와 비교할 수있는 배터리에 재료를 사용하기 전에 더 많은 작업이 필요하다는 것을 인정하지만, 새로운 재료의 전도성을 조사하고 효과적인 배터리 전해질로서의 잠재력이 특히 유망하다는 것을 발견했습니다.

힙 랩 ​​패니 팩

Urbana-Champaign News Bureau의 일리노이 대학에서 재 인쇄

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