Från bilar och flygplan till bärbara datorer och e-cyklar, litiumjonbatterier har fått skulden för att ha orsakat bränder i högteknologiska enheter. Nu, Purdue University forskare har kommit med patenterade tekniker som kan minska risken från dessa populära batterier, som finns i vardagliga enheter som telefoner och surfplattor.

"Det stora problemet som hindrar den bredare implementeringen av dessa batterier i fler bilar och andra större enheter är den brandfarliga och explosiva naturen hos de flytande elektrolytmaterialen som används i deras tillverkning, " sa Ernesto E. Marinero, professor i materialteknik och elektro- och datorteknik vid Purdues College of Engineering. "Dessa vätskor används i det som utgör motorvägen, elektrolyten, för att skjuta reversibelt litiumjoner mellan batterielektroderna under laddnings- och urladdningscykler."

Marinero sa att Purdues forskargrupp skapade lösningar som tar itu med brandfarlighetsproblemet, tillsammans med behovet av hög plasticitet i materialet inuti batteriet som förbinder anod- och katodelektroderna.

Purdue-forskare skapade ett nytt sammansatt elektrolytmaterialsystem i fast tillstånd bestående av keramiska nanopartiklar inbäddade i polymermatriser.

"Dessa patenterade teknologier är designade för att ge en säkrare väg inuti batteriet och öka jonkonduktiviteten och prestanda, " sade Marinero. "Dessutom, dessa kompositmaterial möjliggör potentiellt användning av rena litiummetallanoder, att öka den volymetriska kapacitetstätheten för befintliga batterier med en faktor på cirka fem."

Marinero sa att Purdue-innovationerna har tillämpningar bortom bilar och personliga elektroniska enheter. Batteritekniken kan också bidra till att förbättra funktionen och livslängden för medicinsk utrustning som pacemakers.

Andres Villa, en forskarassistent som arbetar i Marineros laboratorium, studerat effekterna av olika material på jonledningsförmågan. Han fann att mindre än 10 % per vikt av keramiska nanopartiklar i en polymerkompositelektrolyt behövs för att överträffa jonledningsförmågan hos tunna filmer som endast består av det keramiska materialet, vilket minskar produktionskostnaderna avsevärt.