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美國研發(fā)鋰電池防爆新技術(shù)

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年10月14日  

不管是筆記型計算機自燃、智能型手機爆炸,這些3C意外事故,讓不少人開始擔心自己的設備是否暗藏爆炸風險。


為減少大眾疑慮,現(xiàn)在已有許多科學家投入電池防爆技術(shù),象是美國橡樹嶺國家實驗室(ORNL)便打包票自家電池不會因為受到撞擊而起火,相反地,其中的液態(tài)電解質(zhì)會變硬、防止電池變形爆炸。


鋰離子電池為儲能技術(shù)龍頭,主要由正極、負極、隔離膜與電解質(zhì)構(gòu)成,鋰離子則透過電解質(zhì)在電極兩端游移,其中隔離膜主要功能為隔絕正負極、防止電池自放電及兩極短路等問題,但只要受到?jīng)_擊或是撞擊,可能都會造成電池短路或是爆炸。


目前已有科學家提出諸如固態(tài)電解質(zhì)等解決方案,但固態(tài)電池成本高、穩(wěn)定性較低,廠商也得大大改變電池生產(chǎn)制程,因此美國橡樹嶺國家實驗室研發(fā)出一種既低成本又實用、受到撞擊反而會變堅硬的電池。


該團隊的靈感來自于兒童玩具「Oobleck」(歐不裂),乍看之下它只是個裝有玉米淀粉溶液的塑膠玩具,但只要拍打或是撞擊就會變硬。


如果想要在家進一步實驗,也可以把玉米淀粉與水倒進水盆,均勻攪拌之后就可以直接站在「水面」上、甚至在上方跳動都不會沉入水中。


這種液體為非牛頓流體(non-Newtonianfluid)種類中的「剪切增稠流體」,正常狀態(tài)下可保持液態(tài),在受到?jīng)_擊或受力時液體結(jié)構(gòu)就改變,黏度、硬度與體積都會上升,可大大降低電池與電極變形的危險。


不過該團隊當然不是在電池中添入玉米淀粉,他們在電解質(zhì)加入二氧化硅來達到相似效果。


研究負責人GabrielVeith表示,電池電解質(zhì)受撞擊時會凝固,能防止電極在電池墜落與撞擊中損壞,假如電極無法相互接觸,電池就不容易起火。且該技術(shù)的好處在于,廠商只需要微調(diào)電池部分制程即可。


傳統(tǒng)電池制程是在電池完工之后,再注入電解質(zhì)并封裝,但若是采用剪切增稠流體技術(shù),電解質(zhì)可能在注入途中就開始凝固了,因此研究首先將二氧化硅顆粒放入電池,之后再添加電解質(zhì)。


Veith指出,研究采用直徑約200奈米的二氧化硅粒子,如果這些粒子尺寸相當,就可均勻分布在電解質(zhì)中;若粒子尺寸不一,電解質(zhì)在電池受到撞擊時就不會變得黏稠了。


為了讓電池更加安全與實用,也有許多團隊正如火如荼研發(fā)二氧化硅剪切增稠流體電池,但Veith認為團隊新型二氧化硅顆粒不管是在制造容易程度,還是抗阻力、反應力等性能上都比以往的研究還要好。


未來該團隊還會持續(xù)改善電池性能,希望電池在撞擊受損之后還可維持運作,目前該技術(shù)首先會應用于無人機,最終目標是用于電動車。


而團隊也同時為美國士兵打造防彈電池,Veith表示,美國軍人平均日攜帶各8公斤重的電池與防彈衣,如果可以讓電池用于防彈,軍人將可減少8公斤的負擔。

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