斯坦福大學(xué)研發(fā)新型鋰離子電池可防意外爆炸
據(jù)斯坦福大學(xué)官網(wǎng)消息,該校研究人員研發(fā)出可以防止爆炸的鋰離子電池,這種電池可以在過(guò)熱之前關(guān)閉,在溫度降下來(lái)后迅速重啟。
“人們嘗試了多種策略來(lái)解決鋰離子電池意外爆炸的問(wèn)題!彼固垢4髮W(xué)材料科學(xué)與工程教授鮑哲楠說(shuō):“我們?cè)O(shè)計(jì)的電池首次可在反復(fù)加熱和冷卻循環(huán)中關(guān)閉和重啟,且性能不會(huì)受到影響!滨U哲楠和她的同事在11日《自然—能源》期刊中闡述了這一研究成果。 傳統(tǒng)的鋰離子電池包含兩個(gè)電極,電極之間是攜帶帶電離子的液態(tài)或凝膠狀的電解質(zhì)。刺穿、短路或過(guò)度充電都會(huì)使電池產(chǎn)生熱量。如果溫度達(dá)到約150攝氏度,電解質(zhì)就會(huì)著火并引發(fā)爆炸。有幾種技術(shù)已經(jīng)被用來(lái)防止電池爆炸,例如在電解質(zhì)中加入阻燃劑,或在電池過(guò)熱之前發(fā)出警報(bào)。但是這些技術(shù)都是不可逆的,也就是說(shuō)電池在出現(xiàn)過(guò)熱之后就無(wú)法再次使用了。 為了解決這一問(wèn)題,該研究團(tuán)隊(duì)將目光轉(zhuǎn)向了納米技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)中,他們?cè)趲в屑{米級(jí)凸起的鎳顆粒表面覆蓋了一層石墨烯,并將這些顆粒嵌入具有彈性的聚乙烯薄膜中。“我們將聚乙烯薄膜與一個(gè)電極連接起來(lái),這樣電流可以通過(guò)它!論文第一作者陳正說(shuō),“為了導(dǎo)電,那些帶凸起的鎳顆粒需要彼此接觸。但是在熱膨脹過(guò)程中,聚乙烯薄膜被拉伸,這些鎳顆粒就相互分開(kāi)了,這就使薄膜不再導(dǎo)電,電流就不會(huì)通過(guò)電池! 研究人員把電池加熱到70攝氏度以上后,聚乙烯薄膜迅速膨脹,鎳顆粒相互分開(kāi),電池不再工作。但是當(dāng)電池溫度回落到70攝氏度以下,聚乙烯薄膜收縮,鎳顆;氐较嗷ソ佑|狀態(tài),電池開(kāi)始繼續(xù)產(chǎn)生電流。他們甚至可以把溫度調(diào)高或降低,這取決于嵌入了多少鎳顆粒,以及選擇什么樣的聚合物材料。 “與之前的方式相比,我們對(duì)電池的設(shè)計(jì)提供了一種兼具高性能和安全性的可靠、快速且可逆的策略!痹撗芯康暮献髡咧淮抟阏f(shuō),“這種策略具有非常好的應(yīng)用前景。” |