De populaire mythe dat een spin nooit verder dan een paar meter afstand is, geldt waarschijnlijk meer voor lithium-ionbatterijen dan voor spinachtigen. Alles van stroom voorzien, van smartphones en laptops tot elektronische sigaretten, lithium-ionbatterijen verslaan alternatieve energiebronnen vanwege hun eersteklas energiedichtheid en lange levensduur, wat betekent dat ze steeds opnieuw kunnen worden opgeladen voordat ze kapot gaan. Maar ondanks al deze voordelen, lithium-ionbatterijen hebben een groot probleem:ze kunnen catastrofaal ontbranden als ze oververhit raken.

In het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, er wordt gewerkt aan een nieuw type lithium-ionbatterij die niet in brand kan worden gestoken. Een team van onderzoekers onder leiding van Konstantinos Gerasopoulos, een senior onderzoeker in het laboratorium, hebben onlangs doorbraken bereikt in hun ontwikkelingsinspanningen. De nieuwe batterij is dun en flexibel, in tegenstelling tot de huidige lithium-ionbatterijen die in stijve cilindrische of veelhoekige behuizingen moeten worden verpakt om hun vluchtige inhoud af te sluiten. De APL-batterij is ook sterk, bestand tegen onderdompeling in water, snijden, en zelfs ballistische inslagen.

"We wilden een batterij maken die net zo dun en krachtig is als de elektronica die hij moet voeden, " zegt Gerasopoulos. "En om dat te doen, we moesten de veiligheid van de batterij transformeren."

Ruil voor veiligheid

Bij batterijen, een vloeibare elektrolyt transporteert elektronen tussen twee elektroden, die een elektrische stroom levert die uw apparaat van stroom voorziet. Standaard lithium-ionbatterijen bevatten een elektrolyt met een organisch oplosmiddel dat, terwijl efficiënt, blijkt ontvlambaar te zijn. Gerasopoulos en collega's hebben een nieuwe klasse elektrolyten ontwikkeld die lithiumzouten gebruikt die zijn opgelost in water als een ontvlambaar oplosmiddel. Een polymeermatrix - in feite een soort plastic spons - zuigt het water op, en het uiteindelijke resultaat is een buigbare, zacht, contactlens-achtige elektrolyt.

Het positieve met het negatieve

Gebruikelijk, lithium-ion batterij-elektroden zijn folie-achtig en, wanneer te veel gebogen, kan kreuken en beschadigd raken. De batterij-elektroden van APL zijn in plaats daarvan vervaardigd met Kapton, een flexibele film die vaak wordt gebruikt om een ​​ruimtevaartuig te isoleren tegen extreme temperaturen. Als een toegevoegde bonus, Kapton is een gemakkelijk verkrijgbare, kant-en-klaar materiaal, het verminderen van de kosten van de batterij en de complexiteit om te produceren.

Langer meer vermogen

De huidige iteratie van de nieuwe elektrolyt ondersteunt 4,1 volt - niet zo veel als conventionele lithium-ionbatterijen, maar het komt steeds dichterbij. Het APL-team wil ook de levensduur van de batterij verbeteren van ongeveer honderd ladingen tot meer dan duizend, overeenkomend met de typische batterijprestaties van vandaag. Voortdurende aanpassing van de chemie van het polymeer voor een betere elektrochemische stabiliteit zou aan deze twee doelstellingen moeten voldoen.