锂离子电池在损坏时容易燃烧,《中国科学报》 (2019-05-14 第2版 国际)

不着火 更安全 科学家开发出新型锂电池

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从笔记本电脑到割草机,锂离子电池正在为许多电器提供动力。但由于依赖易燃组件,锂离子电池在损坏时容易燃烧。如今,研究人员报告说,他们已经重新设计了这些电池,使其可以利用不易燃烧的材料。除此之外,新电池甚至可能比现有型号存储更多的电能。

《中国科学报》 (2019-05-14 第2版 国际)

并未参与该项研究的美国亚特兰大市佐治亚理工学院材料科学家GlebYushin说,这项工作是“绝对显著的进步”。如果商业化,这种新型电池将有助于保护电动汽车司机的安全,即便他们不幸遭遇了事故。

锂离子电池包含3个主要部件——两个储电电极和将它们分开的液态有机电解液。在充放电过程中,电解液在电极之间来回运送锂离子,但这些电解液是易燃的。

近年来,研究人员尝试用固体电解质或不会着火的水基电解质取代这些有机电解质。但是,如果这些水基电池的工作电压超过1.23伏特——这甚至低于1.5V的AA电池的工作电压,电极材料就会与水分子发生反应,将它们分解成氢气和氧气,这通常会导致爆炸。

然而,当研究人员将工作电压保持在1.23V的阈值以下时,最终电池存储的能量远远低于传统锂离子电池,后者的工作电压约为4V。

2015年,由马里兰大学帕克分校材料科学家王春生领导的研究团队报告称,他们开发了一种新型的富含盐的水基电解质。这种含盐的水电解质促使电极周围形成一个保护性固体屏障,进而防止电极撕裂电解质内部的水分子。但这些电池中的电极材料只能达到3V的工作电压。

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