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美国科学家研发出让锂电池安全不起火的技术

2021-12-15 来源:宜兴市机械信息网

锂离子电池虽然被认为是当今电动车(EV)的电源首选,但它其实存在明显的缺点:不防火。更糟的是,他们在过载和短路的情况下十分易于着火,甚至可能引发严重事故的后果。

为此,美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员开发出可望克服这个难题的解决方案。

锂离子电池如此容易自燃的原因在于电池阳极与阴极之间进行电子交换时必要的电解质,它是一种高度活性的物质,而且十分易燃。斯坦福大学研究员Kai Liu表示,尽管电池制造商试图以内部保护层或增加阻燃剂使起火燃烧的风险降至最低,但锂电池仍然免不了发生这些风险。此外,这些保护措施也带来了副作用:可能降低能量密度与锂离子迁移率,造成电池性能退化。

因此,斯坦福大学的研究团队在电池上增加了一层隔离层。该隔离层是由两个一般隔离组件组成,其作用是在电池过热时释放阻燃剂。在正常的作业期间,这种阻燃剂是被密封住的,因而不至于影响电池性能。这种组件取代了通常采用一层微孔薄膜的传统隔离层。

该技术由Kai Liu和他的同事共同开发,他们也一样采用微孔材料,只不过这种材料是由微纤维复合均衡组织制造而成的。这种组织的每一根纤维包含一个磷酸三苯酯(TPP)核心——这是一种广泛被采用的阻燃剂。

而在此核心周围的是一层用于隔离其与电解质的聚合物层。该聚合物的熔点低,不过在正常的电池作业期间都能维持稳定。因此,在正常的作业期间,这种新的隔离层具有与传统聚乙烯隔离器类似的电特性。当达到聚合物的熔点时,这种纤维也随之熔融,从而释放出被封包住的TPP。

斯坦福大学的研究人员们并为进行测试,在达到摄氐160度温度时触发阻燃剂完全释放到电解质中。研究人员们并尝试点燃阻燃剂与电解质的混合物,结果火焰立刻熄灭了。研究人员指出,“大约在0.4秒内,火就完全熄灭了。”

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