斯坦福研发高温自动断电的锂离子电池

2016-01-21 10:25:00
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        斯坦福大学(Stanford University)的研究人员开发出一种能根据温度高低启动与中断循环的锂离子电池,因而能够更有效地防止电池因高温导致的起火意外。

        传统的锂离子电池可能因为刺穿或短路造成过热,而在温度高达华氏300度时还可能起火或爆炸。然而,斯坦福大学材料科学与工程系助理教授崔屹表示,采用诸如在电极中增加阻燃剂等技术,却可能抑制了电池的作用,事实上并未真的解决问题。

        为了克服这项难题,包括崔屹、该校化工系教授鲍哲南以及博士后研究Zheng Chen等研究人员均转向了纳米技术以及鲍哲南最近开发的穿戴式体温监测器。这款传感器采用塑料制造,并嵌入具有纳米级尖刺(突出表面)的镍微粒。在用于电池时,研究人员以石墨烯(碳原子厚层)涂布在带尖刺的镍微粒上,并将这些颗粒嵌入弹性的聚乙烯薄膜中。

        “我们将聚乙烯薄膜连接至电极的其中一个电极,让电流能够流过,”该研究的主要作者Zheng Chen表示,“为了导电,这些带有尖刺的颗粒必须彼此接触。但在热膨胀期间,聚乙烯可被拉伸,导致颗粒分开而使得薄膜不具导电性,电力无法再流经电池。”

        研究人员以石墨烯涂布纳米镍颗粒

        Source:Stanford/Zheng Chen

        在温度超过160℉时,聚乙烯薄膜膨胀,导致尖刺颗粒分离并中断电池循环。而当温度降低至160℉时,聚乙烯紧缩,颗粒回到触点,使电池再度开始产生电力。鲍哲南表示,他们能够根据镍颗粒的数目与聚合物的类型来微调温度。

        研究人员以热风qiang反复为电池加热,以便测试其稳定性。每次当电池过热时,就会中断循环,而当温度冷却下来后,又会迅速地自动恢复作业。

        这项研究是由SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学Precourt能源研究所赞助支持。这项电池研究已刊载于最新一期的《天然能源》(Nature Energy)期刊中。

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updated: 2022-05-26 01:37:52