@ 2016.01.14 , 14:58

有“熔断”机制的锂电池,再也不担心热爆

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最近屡见报端的悬浮滑板自燃或者爆炸事件的主要原因都是因为锂电池过热。

但是最近美国科学家研制出的新型锂电池则彻底解决了这个问题。斯坦福大学的研究者们发明了世界上第一款可以在过热之前自动罢工的锂电池,并且它能在温度下降后马上恢复工作。

传统的锂电池有一对电极和液体或者胶状电解液组成,带电粒子在它们之间同行。但是,如果由于故障或者过量充电导致电池的温度达到了150摄氏度,电解液就会着火并引发爆炸,由此引发了无数杯具。

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化学工程师Zhenan Bao说:“我们已经设计出第一款这样的锂电池,在受热和冷却时能自动停止工作和激活,反复循环却不影响性能。”

这并非研究者们首次尝试在锂电池上安装熔断机制以避免过热造成的危险。之前的实验中,人们使用了阻燃剂和铜分离器预防潜在的火灾危险。研究者之一Yi Cui说:“不幸的是,这些技术对电池造成的影响是不可逆的,过热之后,电池就废了。”

对比之下,这种新方法的好处在于它能自动反应,而且重复生效。这种材料由极微小的镍粒子组成,表面突出着纳米级的小刺。这些粒子被石墨烯包裹,被嵌入到一片有弹性的基乙烯薄膜中。

领导研究的Zheng Chen说:“我们把聚乙烯膜贴到电极的一端,从而电流可以穿过它。在导电状态下,带刺的微粒是彼此接触的。但是在热胀过程中,聚乙烯膜会拉伸,于是微粒之间就分开了,薄膜就不导电了,电流也就中断了。

在实验中,研究者们用热风枪给电池加热。当电池达到70摄氏度时,聚乙烯薄膜就扩张了,电池罢工,温度一旦下降,薄膜就自动收缩,电池又恢复工作。

根据研究者的介绍,温度的阀值可以根据聚合物材料的粒子组成情况进行设定,从而电池传导和不传导的温度可以更低或者更高

这项发明发表在《自然》杂志上,不仅仅会解决悬浮滑板的问题,而且能让所有锂电池驱动的设备避免过热的风险,包括智能手机,平板和笔记本。

Cui说:“相比以前的方法,我们的设计更加可靠,快速,而且可以循环使用。既保证了电池性能,又能提供安全性。在未来的电池应用中,这项技术大有可为。”

本文译自 sciencealert,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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