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斯坦福大学研发的新型锂离子电池可防止意外爆炸

字体: 】 中国塑料加工工业协会专家委员会转自:中国塑协专家委员会微信公众号  

2016/01/18

  据斯坦福大学官网消息,该校研究人员研发出可以防止爆炸的锂离子电池,这种电池可以在过热之前关闭,在温度降下来后迅速重启。
  “人们尝试了多种策略来解决锂离子电池意外爆炸的问题。”斯坦福大学材料科学与工程教授鲍哲楠说:“我们设计的电池首次可在反复加热和冷却循环中关闭和重启,且性能不会受到影响。”鲍哲楠和她的同事在11日《自然—能源》期刊中阐述了这一研究成果。
  传统的锂离子电池包含两个电极,电极之间是携带带电离子的液态或凝胶状的电解质。刺穿、短路或过度充电都会使电池产生热量。如果温度达到约150摄氏度,电解质就会着火并引发爆炸。有几种技术已经被用来防止电池爆炸,例如在电解质中加入阻燃剂,或在电池过热之前发出警报。但是这些技术都是不可逆的,也就是说电池在出现过热之后就无法再次使用了。
  为了解决这一问题,该研究团队将目光转向了纳米技术。在实验中,他们在带有纳米级凸起的镍颗粒表面覆盖了一层石墨烯,并将这些颗粒嵌入具有弹性的聚乙烯薄膜中。“我们将聚乙烯薄膜与一个电极连接起来,这样电流可以通过它。”论文第一作者陈正说,“为了导电,那些带凸起的镍颗粒需要彼此接触。但是在热膨胀过程中,聚乙烯薄膜被拉伸,这些镍颗粒就相互分开了,这就使薄膜不再导电,电流就不会通过电池。”
  研究人员把电池加热到70摄氏度以上后,聚乙烯薄膜迅速膨胀,镍颗粒相互分开,电池不再工作。但是当电池温度回落到70摄氏度以下,聚乙烯薄膜收缩,镍颗粒回到相互接触状态,电池开始继续产生电流。他们甚至可以把温度调高或降低,这取决于嵌入了多少镍颗粒,以及选择什么样的聚合物材料。
  “与之前的方式相比,我们对电池的设计提供了一种兼具高性能和安全性的可靠、快速且可逆的策略。”该研究的合作者之一崔毅说,“这种策略具有非常好的应用前景。”

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