Van auto's en vliegtuigen tot laptops en e-bikes, lithium-ionbatterijen zijn verantwoordelijk voor het veroorzaken van branden in hightech-apparaten. Nutsvoorzieningen, Wetenschappers van Purdue University hebben gepatenteerde technieken bedacht die het risico van deze populaire batterijen kunnen verminderen, die te vinden zijn in alledaagse apparaten zoals telefoons en tablets.

"Het grootste probleem dat de bredere implementatie van deze batterijen in meer auto's en andere grotere apparaten belemmert, is de ontvlambare en explosieve aard van de vloeibare elektrolytmaterialen die bij hun fabricage worden gebruikt, " zei Ernesto E. Marinero, een professor in materiaalkunde en elektrische en computertechniek in Purdue's College of Engineering. "Deze vloeistoffen worden gebruikt in wat de snelweg vormt, de elektrolyt, voor het pendelen van omkeerbare lithiumionen tussen de batterij-elektroden tijdens laad- en ontlaadcycli."

Marinero zei dat het Purdue-onderzoeksteam oplossingen heeft gecreëerd die het ontvlambaarheidsprobleem aanpakken, samen met de noodzaak van een hoge plasticiteit in het materiaal in de batterij die de anode- en kathode-elektroden verbindt.

Purdue-wetenschappers creëerden een nieuw composiet solid-state elektrolytmateriaalsysteem dat keramische nanodeeltjes omvat die zijn ingebed in polymeermatrices.

"Deze gepatenteerde technologieën zijn ontworpen om een ​​veiliger pad in de batterij te bieden en de ionische geleidbaarheid en prestaties te verhogen, "Zei Marinero. "Bovendien, deze composietmaterialen maken mogelijk het gebruik van zuivere lithiummetaalanoden mogelijk, om de volumetrische capaciteitsdichtheid van bestaande batterijen met een factor van ongeveer vijf te verhogen."

Marinero zei dat de innovaties van Purdue toepassingen hebben die verder gaan dan auto's en persoonlijke elektronische apparaten. De batterijtechnologie kan ook helpen de functie en levensduur van medische apparaten zoals pacemakers te verbeteren.

Andrés Villa, een doctoraal onderzoeksassistent die in het laboratorium van Marinero werkt, bestudeerde de effecten van verschillende materialen op de ionische geleidbaarheid. Hij ontdekte dat er minder dan 10% per gewicht aan keramische nanodeeltjes in een polymeercomposietelektrolyt nodig is om de ionische geleidbaarheid te overtreffen van dunne films die alleen het keramische materiaal bevatten, waardoor de productiekosten aanzienlijk worden verlaagd.