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降低电池过热爆炸风险 科学家帮锂电池加装“溢洪道”

   次浏览   本站   2020-09-24

随着手机、平板、电动汽车的普及,锂电池在人们生活中发挥着越来越重要的作用。电池安全问题也成了一个不容忽视的问题。怎样提高锂电池的安全性,降低电池过热爆炸风险,已成为摆在科学家面前的一个重要课题。


近日,加州大学圣地亚哥分校的研究者Matthew Gonzalez提出了一个“溢洪道”概念,目的是解决锂电池因过热发生爆炸的问题。


研究者首先从“锂枝晶问题”入手。


我们都知道,锂离子电池主要由两个电极、电解质和隔离膜组成,离子先从锂阴极出发,经过电解质与隔离膜,最后抵达石墨阳极。


而失控生长的锂枝晶可以快速地降低电池的性能,缩短电池使用寿命,甚至刺穿电极之间的隔离膜,引发电池短路等安全问题。


为此,研究者先将导电纳米碳管附涂在隔离膜上,当枝晶形成并刺穿隔离膜时,电子就会聚集在纳米碳管上,然后慢慢地从电池“流出”,这种方法就像水库的“溢洪道”,当水库里水位超过安全限度时,水就从“溢洪道”向下游流出,防止水坝被毁坏。


Matthew Gonzalez说:“新型隔离膜会缓慢地排出过多的电荷,同时还可防止电子‘溢出’到阴极那一侧,当它拦截到锂枝晶时,电池会开始自放电,因此电池短路时就不会有足够的能量爆炸。”


研究者在测试中发现,装有全新隔离膜的锂电池在充放电20到30次内逐渐退化,可做到预先警示;而采用传统隔板,电池可能会在某一循环中突然坏掉,且完全无法预测。


目前,加装“溢洪道”的锂电池离实用化还有很多工作要做,但大量锂电池安全问题的发生证明了研发这种电池的必要性。 

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