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為了提升電池的使用安全,科學(xué)家們都做出了哪些方面努力?

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2019年11月21日  

為了提高鋰離子電池的安全性,科學(xué)家至今已嘗試多種方法,像是開發(fā)新電極材料亦或是換成固態(tài)電解質(zhì),但現(xiàn)在美國科學(xué)家有了新發(fā)現(xiàn),若要打造耐熱防爆的電池,其實(shí)跟電池材料內(nèi)部沒有多大關(guān)系,正極材料表面的穩(wěn)定性才是一大關(guān)鍵。


鋰離子電池廣泛應(yīng)用在智能手機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)與電動(dòng)車,人們生活必不可少的重要設(shè)備都需要它,但鋰電池也存有缺點(diǎn),當(dāng)電池受到撞擊、過充、電流過大或是故障,運(yùn)作溫度可能就會(huì)超過工作溫度范圍,并引起熱失控(thermalrunaway),進(jìn)而產(chǎn)生起火自爆的風(fēng)險(xiǎn)。


因此各方科學(xué)家一直都在尋找過熱的問題根源,試圖降低電池危險(xiǎn)性,就好比有些科學(xué)家從開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)與緩解鋰晶枝著手,其中鋰活性強(qiáng),在充放電過程中容易沉積鋰離子,電極表面會(huì)因?yàn)槌练e不均勻形成樹枝狀鋰晶枝,這些晶枝容易刺穿絕緣層,最終導(dǎo)致故障電池起火。


而此次美國德州大學(xué)達(dá)拉斯分校則帶來全新的見解,他們經(jīng)過種種材料模擬、合成與表征測(cè)試以及電池性能檢驗(yàn)后,最終發(fā)現(xiàn)鋰離子電池過熱根源并不在材料內(nèi)部,德州大學(xué)達(dá)拉斯分校材料科學(xué)與工程教授KyeongjaeCho表示,正極材料的表面才是問題所在,提高材料表面穩(wěn)定性才可以打造高容量又安全的電池。


研究指出,基本上電池在重復(fù)充放電的同時(shí),材料也在衰退,電池釋放能量時(shí)更會(huì)與產(chǎn)生熱,當(dāng)釋放過多熱量與能量,電池就會(huì)引起火災(zāi),Cho認(rèn)為,只有電池材料表面會(huì)有不穩(wěn)定與不安全的疑慮,假如可以找出問題所在,科學(xué)家就能緩解電池的安全疑慮。


鋰離子電池主要由正極、負(fù)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,其中電池在充放電時(shí),電池材料表面會(huì)釋放氧氣并產(chǎn)生鎳粉塵,使鋰離子傳遞過程受阻,這就會(huì)讓電池容量快速下滑,且隨著熱量不斷增加,起火與爆炸的可能性也會(huì)同時(shí)提高。


對(duì)此,Cho建議,可以在電池材料表面添加氧化物涂層,重新建構(gòu)電池的結(jié)構(gòu)與制程,雖然可以想見研究與實(shí)驗(yàn)所耗費(fèi)時(shí)間會(huì)相當(dāng)長(zhǎng),但這是解決鋰電池安全問題的方法之一。


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