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科學家幫鋰電池加裝"溢洪道":以降低電池過熱爆炸的風險

鉅大LARGE  |  點擊量:310次  |  2022年12月29日  

隨著手機、平板、電動汽車的普及,鋰電池在人們生活中發揮著越來越重要的用途。電池安全問題也成了一個不容忽視的問題。怎么樣提高鋰電池的安全性,降低電池過熱爆炸風險,已成為擺在科學家面前的一個重要課題。


近日,加州大學圣地亞哥分校的研究者MatthewGonzalez提出了一個溢洪道概念,目的是解決鋰電池因過熱發生爆炸的問題。


研究者首先從鋰枝晶問題入手。


我們都了解,鋰電池重要由兩個電極、電解質和隔離膜組成,離子先從鋰陰極出發,經過電解質和隔離膜,最后抵達石墨陽極。


而失控生長的鋰枝晶可以快速地降低電池的性能,縮短電池使用壽命,甚至刺穿電極之間的隔離膜,引發電池短路等安全問題。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

為此,研究者先將導電納米碳管附涂在隔離膜上,當枝晶形成并刺穿隔離膜時,電子就會聚集在納米碳管上,然后慢慢地從電池流出,這種方法就像水庫的溢洪道,當水庫里水位超過安全限度時,水就從溢洪道向下游流出,防止水壩被毀壞。


MatthewGonzalez說:新型隔離膜會緩慢地排出過多的電荷,同時還可防止電子溢出到陰極那一側,當它攔截到鋰枝晶時,電池會開始自放電,因此電池短路時就不會有足夠的能量爆炸。


研究者在測試中發現,裝有全新隔離膜的鋰電池在充放電20到30次內逐漸退化,可做到預先警示;而采用傳統隔板,電池可能會在某一循環中突然壞掉,且完全無法預測。


目前,加裝溢洪道的鋰電池離實用化還有很多工作要做,但大量鋰電池安全問題的發生證明了研發這種電池的必要性。

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