中國(guó)粉體網(wǎng)訊 美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員研制了一種新型鋰離子電池，首次實(shí)現(xiàn)溫度升高時(shí)自動(dòng)斷電，溫度降低時(shí)自動(dòng)恢復(fù)，可望解決各種電器內(nèi)鋰離子電池易于起火的難題。
這項(xiàng)研究由斯坦福大學(xué)化學(xué)工程學(xué)教授鮑哲南及化學(xué)工程系、材料科學(xué)系多名教師、博士后研究人員等參與。鮑哲南曾入選英國(guó)《自然》雜志2015年度對(duì)全球科學(xué)界產(chǎn)生重大影響的十大人物。
鮑哲南介紹，“我們所設(shè)計(jì)的電池是首創(chuàng)，在不斷加熱、繼而冷卻的循環(huán)內(nèi)，可以完全關(guān)閉、繼而恢復(fù)，而不損失性能�！�
典型鋰離子電池由兩個(gè)電極與一種液體或者凝膠體電解液構(gòu)成，由電解液在兩個(gè)電極之間輸送帶電粒子。電池如果破損、短路或者充電過(guò)量，會(huì)生成熱;如果溫度達(dá)到大約150攝氏度，電解液可能會(huì)燃燒，進(jìn)而引發(fā)爆炸。
新型電池以塑料為材質(zhì)，嵌入細(xì)微金屬鎳顆粒，而顆粒表面有尖刺，尺度以納米衡量。研究人員在帶有尖刺的鎳顆粒上覆以石墨烯，即厚度相當(dāng)于一個(gè)原子的碳，繼而把這些顆粒嵌入一層彈性聚乙烯薄膜。薄膜與電池的一個(gè)電極附著，承載電池所輸出的電流。如果薄膜導(dǎo)電，鎳顆粒上的尖刺需要物理“搭接”在一起。一旦溫度升高，熱膨脹狀態(tài)下，聚乙烯薄膜延展，鎳顆粒之間距離加大，薄膜不再導(dǎo)電，電池就會(huì)無(wú)法輸出電能。
實(shí)驗(yàn)中，研究人員把電池加熱至超過(guò)70攝氏度，聚乙烯薄膜作氣球狀膨脹，帶有尖刺的鎳顆粒分離，電池?cái)嚯?把溫度降回70度，聚乙烯薄膜收縮，鎳顆粒尖刺恢復(fù)接觸，電池恢復(fù)供電。
研究人員認(rèn)為，根據(jù)嵌入顆粒的多少或者聚合物(薄膜)材料類(lèi)型的不同，可以設(shè)置斷電溫度，如可實(shí)現(xiàn)電池在50攝氏度或者100攝氏度時(shí)斷電。
與這項(xiàng)研究相關(guān)的論文11日刊載在《自然能源》雜志上。
這項(xiàng)研究由斯坦福大學(xué)化學(xué)工程學(xué)教授鮑哲南及化學(xué)工程系、材料科學(xué)系多名教師、博士后研究人員等參與。鮑哲南曾入選英國(guó)《自然》雜志2015年度對(duì)全球科學(xué)界產(chǎn)生重大影響的十大人物。
鮑哲南介紹，“我們所設(shè)計(jì)的電池是首創(chuàng)，在不斷加熱、繼而冷卻的循環(huán)內(nèi)，可以完全關(guān)閉、繼而恢復(fù)，而不損失性能�！�
典型鋰離子電池由兩個(gè)電極與一種液體或者凝膠體電解液構(gòu)成，由電解液在兩個(gè)電極之間輸送帶電粒子。電池如果破損、短路或者充電過(guò)量，會(huì)生成熱;如果溫度達(dá)到大約150攝氏度，電解液可能會(huì)燃燒，進(jìn)而引發(fā)爆炸。
新型電池以塑料為材質(zhì)，嵌入細(xì)微金屬鎳顆粒，而顆粒表面有尖刺，尺度以納米衡量。研究人員在帶有尖刺的鎳顆粒上覆以石墨烯，即厚度相當(dāng)于一個(gè)原子的碳，繼而把這些顆粒嵌入一層彈性聚乙烯薄膜。薄膜與電池的一個(gè)電極附著，承載電池所輸出的電流。如果薄膜導(dǎo)電，鎳顆粒上的尖刺需要物理“搭接”在一起。一旦溫度升高，熱膨脹狀態(tài)下，聚乙烯薄膜延展，鎳顆粒之間距離加大，薄膜不再導(dǎo)電，電池就會(huì)無(wú)法輸出電能。
實(shí)驗(yàn)中，研究人員把電池加熱至超過(guò)70攝氏度，聚乙烯薄膜作氣球狀膨脹，帶有尖刺的鎳顆粒分離，電池?cái)嚯?把溫度降回70度，聚乙烯薄膜收縮，鎳顆粒尖刺恢復(fù)接觸，電池恢復(fù)供電。
研究人員認(rèn)為，根據(jù)嵌入顆粒的多少或者聚合物(薄膜)材料類(lèi)型的不同，可以設(shè)置斷電溫度，如可實(shí)現(xiàn)電池在50攝氏度或者100攝氏度時(shí)斷電。
與這項(xiàng)研究相關(guān)的論文11日刊載在《自然能源》雜志上。
