這種新型鋰電池 受到衝擊後會變硬防止爆炸

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為了讓鋰離子電池更安全，最近國外研究人員提出了一種新穎的解決方案：通過一種液體電解質在撞擊時變得堅固。電解液可以防止電池在發生碰撞或嚴重下落時溫度升高並起火燃燒爆炸。團隊的開發人員說，這種新技術可以在電池生產環節上節省不少成本，而且很容易使用。

鋰離子電池電池包含兩個電極，由薄塑料片隔開，浸入液體電解質中。如果塑料分離器斷裂，電極就可以“觸碰”，短路並加熱，這可能會導致揮發性液體電解質起火。

多年來，研究人員一直在嘗試用不易燃的固體電解質使電池更安全。但是這些固體，通常是塑料或陶瓷，不會像液體那樣導電。一些小組也在用類似於半固體電解質和玻璃電解質製造電池。

Gabriel Veith和他在橡樹嶺國家實驗室的同事們製造了一種通常是液體的電解質，但在受到壓力時卻變成了固體。因此，如果電池被壓碎或滲透，電解液會變硬，使電極無法接觸。研究人員正在波士頓舉行的美國化學學會會議上展示他們的研究成果。

這種新型電解液的配方很簡單。Veith的靈感來自於被稱為剪切增稠液體的材料。它一個最簡單的例子是玉米澱粉和水的融合，有一種專業術語稱為“oobleck”。當你用某種力擊打“oobleck”時，它會變得很厚，感覺很硬，主要是因為玉米澱粉顆粒聚集在一起。

Veith和他的同事們在傳統的液態電解質中加入了200納米寬的二氧化矽顆粒，這是一種稀溶液的鋰鹽溶液。矽納米粒子聚集在新的電解液中，使之成為堅硬的固體，而不僅僅是一層厚厚的液體。這種方法的關鍵是控制納米粒子的大小。“我們發現粒子的大小必須非常、非常均勻，”Veith說。“我們說的是正負一納米範圍內。”研究人員使用一種高度控制的化學過程，發現了幾乎相同的粒子。

他說只要電池處於緊張狀態，這種材料就會保持固態。作為額外的好處，矽還可以吸收熱量，所以電解質不會輕易著火。

在實驗室裡，用新的固化電解質測試的電池的表現與充滿液體的電池大致相同。矽納米顆粒確實降低了電解液的導電能力，從而降低了電池的容量，減緩了充電速度。電池的容量是用C的速率來測量的，1C是電池在1小時內充電或放電的能力，2C在30分鐘內充滿電。Veith說：“我們的電池可以很好地工作到2C，這對大多數電子產品來說都是足夠勝任的。”

與改用固體電解質相反，矽質電解質可以融入當前的電池製造工藝中。它首先需要將塑料分離器裝入矽納米顆粒，並將液態電解質注入準備好的細胞中。然後矽就會擴散到電解液中。Veith說：“這是一種完善技術，而不需要更換工廠的生產線。”

來源：ieee