جنرال لواء

إليك نظرة عن قرب على أسباب انفجار بطاريات الهواتف الذكية


يعد انفجار الهواتف الذكية سيناريو مرعب لأي مالك ، بغض النظر عما إذا كان الهاتف يعمل بنظام Android أو iPhone. لسنوات ، كانت الإجابات التقليدية وراء الانفجارات غامضة وغالبًا ما تتعلق بالبطارية. ومع ذلك ، يبدو أن التفسيرات تتوقف عند هذا الحد. تمكن العلماء أخيرًا من الحصول على فهم أفضل للجناة الميكروسكوبية وراء انفجارات البطاريات.

اكتشف فريق باحث من جامعة ستانفورد ومختبر المسرع الوطني SLAC لمحات من التشعبات - زيادات تشبه الأصابع تخترق حواجز البطارية - عبر المجهر. استخدم الفريق تقنية تسمى المجهر الإلكتروني بالتبريد (cryo-EM). تصدرت Cryo-EM مؤخرًا عناوين الصحف بعد فوزها بجائزة نوبل في الكيمياء هذا العام. تعمل هذه التقنية على تجميد العينات بسرعة في النيتروجين السائل وتعطي الباحثين صورة أكثر دقة في العينة.

أعطت Cryo-EM فريق ستانفورد و SLAC صورة واضحة عن التشعبات. في السابق ، تم تصوير التشعبات على أنها شكل غير منتظم محفور. تُظهر الصور الجديدة التي قدمها العلماء أن التشعبات المعدنية الليثيوم هي في الواقع بلورات سداسية الجوانب طويلة بأناقة.

تتشكل التشعبات عندما تتحلل الأقطاب الكهربائية في البطارية. يؤدي هذا إلى تجمع أيونات المعدن على السطح. عندما تخترق أصابع الأيونات نصفي البطارية ، تبدأ السخونة الزائدة. حسنًا ، لقد تم توثيق ما يمكن أن يحدث مع بطارية الهاتف الذكي المحموم بشدة.

قال أحد الباحثين ، يي كوي من SLAC: "هذا مثير للغاية ويفتح فرصًا مذهلة". "مع cryo-EM ، يمكنك النظر إلى مادة هشة وغير مستقرة كيميائيًا ويمكنك الحفاظ على حالتها الأصلية - كما تبدو في بطارية حقيقية - والنظر إليها بدقة عالية."

كانت طريقة المشاهدة البديلة للباحثين هي المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM). ومع ذلك ، كان TEM قاسيًا جدًا بالنسبة للمواد بما في ذلك معادن الليثيوم. لم يثبت البحث الأولي مع TEM أنه واعد للباحثين.

قال يوزانج لي ، طالب الدراسات العليا بجامعة ستانفورد الذي قاد العمل مع طالب الدراسات العليا يانبين لي ، "يتم تحضير عينة TEM في الهواء ، لكن معدن الليثيوم يتآكل بسرعة كبيرة في الهواء. في كل مرة نحاول فيها مشاهدة معدن الليثيوم على ارتفاع بالتكبير بالمجهر الإلكتروني ، ستحفر الإلكترونات ثقوبًا في التغصنات أو حتى تذوبها تمامًا [كذا]. "

"يشبه الأمر تركيز ضوء الشمس على ورقة بها عدسة مكبرة. ولكن إذا قمت بتبريد الورقة في نفس الوقت الذي تركز فيه الضوء عليها ، فسوف تتبدد الحرارة وستظل الورقة سليمة. هذا ما نفعله باستخدام جهاز cryo-EM عندما يتعلق الأمر بتصوير مواد البطاريات هذه ، فإن الاختلاف صارخ جدًا ".

إنقاذ مستقبل البطاريات

التشعبات والمشاكل التي تسببها ستمنح العلماء فهمًا أفضل لكيفية التخطيط لأنواع جديدة من البطاريات. سيؤثر التخطيط المسبق للتشعبات على مستقبل تخزين الطاقة وإنشاء بطاريات طويلة الأمد على الرغم من اختلاف الظروف.

"لقد كنا متحمسين حقًا. كانت هذه هي المرة الأولى التي تمكنا فيها من الحصول على مثل هذه الصور التفصيلية للتغصنات ، ورأينا أيضًا البنية النانوية لطبقة SEI لأول مرة" ، كما يقول أحد الباحثين ، يانبين لي. "يمكن أن تساعدنا هذه الأداة في فهم ما تفعله الإلكتروليتات المختلفة ولماذا يعمل بعضها بشكل أفضل من غيرها."


شاهد الفيديو: فجرت بطارية فيب (شهر اكتوبر 2021).