中國粉體網(wǎng)訊 美國斯坦福大學(xué)研究人員研制了一種新型鋰離子電池,首次實現(xiàn)溫度升高時自動斷電,溫度降低時自動恢復(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《自然》雜志2015年度對全球科學(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,由電解液在兩個電極之間輸送帶電粒子。電池如果破損、短路或者充電過量,會生成熱;如果溫度達到大約150攝氏度,電解液可能會燃燒,進而引發(fā)爆炸。
新型電池以塑料為材質(zhì),嵌入細微金屬鎳顆粒,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,電池就會無法輸出電能。
實驗中,研究人員把電池加熱至超過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,電池斷電;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。
研究人員認為,根據(jù)嵌入顆粒的多少或者聚合物(薄膜)材料類型的不同,可以設(shè)置斷電溫度,如可實現(xiàn)電池在50攝氏度或者100攝氏度時斷電。
與這項研究相關(guān)的論文11日刊載在《自然能源》雜志上。
這項研究由斯坦福大學(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《自然》雜志2015年度對全球科學(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,由電解液在兩個電極之間輸送帶電粒子。電池如果破損、短路或者充電過量,會生成熱;如果溫度達到大約150攝氏度,電解液可能會燃燒,進而引發(fā)爆炸。
新型電池以塑料為材質(zhì),嵌入細微金屬鎳顆粒,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,電池就會無法輸出電能。
實驗中,研究人員把電池加熱至超過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,電池斷電;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。
研究人員認為,根據(jù)嵌入顆粒的多少或者聚合物(薄膜)材料類型的不同,可以設(shè)置斷電溫度,如可實現(xiàn)電池在50攝氏度或者100攝氏度時斷電。
與這項研究相關(guān)的論文11日刊載在《自然能源》雜志上。