新型鋰離子電池可防止意外爆炸
- 發(fā)布時間:2016-01-14 01:30:32 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
科技日報北京1月13日電 (記者劉園園)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,這種電池可以在過熱之前關(guān)閉,在溫度降下來后迅速重啟。
“人們嘗試了多種策略來解決鋰離子電池意外爆炸的問題?!彼固垢4髮W(xué)材料科學(xué)與工程教授鮑哲楠說:“我們設(shè)計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,且性能不會受到影響。”鮑哲楠和她的同事在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、短路或過度充電都會使電池產(chǎn)生熱量。如果溫度達到約150攝氏度,電解質(zhì)就會著火并引發(fā)爆炸。有幾種技術(shù)已經(jīng)被用來防止電池爆炸,例如在電解質(zhì)中加入阻燃劑,或在電池過熱之前發(fā)出警報。但是這些技術(shù)都是不可逆的,也就是說電池在出現(xiàn)過熱之后就無法再次使用了。
為了解決這一問題,該研究團隊將目光轉(zhuǎn)向了納米技術(shù)。在實驗中,他們在帶有納米級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?!拔覀儗⒕垡蚁┍∧づc一個電極連接起來,這樣電流可以通過它?!闭撐牡谝蛔髡哧愓f,“為了導(dǎo)電,那些帶凸起的鎳顆粒需要彼此接觸。但是在熱膨脹過程中,聚乙烯薄膜被拉伸,這些鎳顆粒就相互分開了,這就使薄膜不再導(dǎo)電,電流就不會通過電池。”
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,電池不再工作。但是當電池溫度回落到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,我們對電池的設(shè)計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,“這種策略具有非常好的應(yīng)用前景?!?/p>
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