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新型固态锂电池能够在100℃高温下安全使用
梅西 2016-08-18
导语

如今我们的生活已经离不开锂离子电池,但是在高温下锂离子电池会发生”自燃“。近日,研究人员们刚刚给出了一个可能的答案,其打造出了一种固态锂离子电池,能够经受100℃的高温而不会起火。

锂离子电池已经在人们的日常生活中普及(电动汽车和手机上无处不在),但研究人员们仍在努力打造出更安全的版本。锂离子电池以“小身材、大容量”而为人们所熟知,但容易在高温下造成大麻烦。为了避免“自燃”,将可燃的液态电解质换成固态的形式,或许是克服该问题的一种途径。研究人员们刚刚给出了一个可能的答案,其打造出了一种固态锂离子电池,能够经受100℃的高温而不会起火。

图:当前电池已能在95℃(203℉)及以上温度很好地使用。

即使你没有将手机放在太阳底下暴晒的经历,也可能回想起屏幕上的高温预警,比如“请在手机降温后再继续使用”。

这是因为电池中的液体电解质能够在高温下膨胀或被点燃。不正确地充电、过热,都可能是造成这类型故障的其中一个原因。

虽然锂电池失效的概率并不高,但它在世界上的总体拥有量还是相当惊人,当然你也肯定不希望手上的iPhone或驾驶的电动汽车遇到这样的意外。

研究人员们希望锂电池变得更加安全,方法可以是内置智能芯片来监测电池健康度、或者将液体电解质换成固态的成分。

电解质充斥在电极正负极之间,而固态电池显然更能耐受高温,尽管这种概念也带来了另一种问题——如何连接固态电极和固态电解质,允许电荷流动、尽可能地减少电阻、以及充电时间。

瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员们,提出了一个声称已解决此问题的电池设计。他们将新型电池比作是一块三明治,电极是两片面包、固体电解质则是中间层的肉。研究成果已经发表在近日出版的《先进能源材料》期刊上。

石榴石(garnet)是一种形成各种宝石的矿物,它作为水刀切割中的研磨材料、同时也是已知的锂离子中导电率最高的一种材料。

团队精心制作了这样的固体石榴石电解质,以利用它的多孔表面特性。粘性负极让它能够渗入孔中,这样电极和电解质之间的接触面积就会非常大,这意味着电池能够更快地充电。

在测试中,团队发现它能够承受100℃(212℉)的高温。合著者Jan van den Broek表示:“采用液体或凝胶电解质的电池,是无法经受这么高的使用温度的”。

在当前阶段,电池的最佳运行温度为95℃(203℉)及以上,这样的温度能够更好地促进锂离子的移动。至于应用前景,它也适合在储能电厂进行部署。

文章链接:

Van den Broek J, Afyon S, Rupp JLM, "Interface-Engineered All-Solid-State Li-Ion Batteries Based on Garnet-Type Fast Li+Conductors," Advanced Energy Materials 2016, 1600736, doi:10.1002/aenm.201600736

新闻链接:

Solid batteries improve safety

(本文来源:cnBeta.com)

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  • 固态锂电池
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作者 梅西

本科生

北京工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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