锂離子電池硬化電解質可防火防短路？

TIME: 2018-09-25 锂電池百科

锂離子電池在撞击点火时硬化液体电解质，可以防止电池短路和着火，我们应将粉末状二氧化硅（蓝色容器）添加到塑料层（白色片）中，将塑料内部的电极分开（金袋），可防止锂離子電池发生火灾。

为了使锂離子電池更安全，研究人员提出了一种最新的解决方案：液体电解质在撞击时变得坚固。电解液可以防止电池在汽车碰撞或掉落时发热并爆炸起火。它的开发人员表示，它可以在当今的电池生产线中经济高效地使用。锂離子電池单元包含两个电极，这两个电极由薄塑料片隔开并浸没在液体电解质中。如果塑料分离器破裂，则电极可能彼此“接触”，使电池短路并发热，这可能导致挥发性液体电解质点燃。

多年來，研究人員一直嘗試用不易燃的固體電解質使電池更安全。但是這些固體（通常是塑料或陶瓷）不會傳導離子以及它們的液體對應物。一些團隊還在制造具有糊狀半固體電解質和玻璃狀電解質的電池。加布裏埃爾·維斯和他在橡樹嶺國家實驗室的同事們制造的電解質通常是液體，但在受到應變時會變成固體。因此，如果電池被壓碎或撞擊時，電解質會硬化，使電極不接觸。研究人員正在美國化學學會波士頓會議上展示他們的工作。電解液的配方很簡單。靈感來源于增稠液體。舉一個簡單的例子是玉米澱粉和水的混合液。當你用力量擊打該混合液時，它會變稠並感覺很硬，因爲玉米澱粉顆粒聚集在一起。

维奇和他的同事们将200纳米范围的二氧化硅颗粒添加到传统的液体电解质中，这是一种稀释的锂盐溶液。二氧化硅纳米粒子在新的电解质中聚集在一起，使其成为坚硬的固体，而不仅仅是浓稠的液体。做法的关键是控制纳米颗粒的大小。“我们发现粒径必须非常地均匀，”维奇说。“我们正在谈论加或减一纳米。”研究人员使用一种称为St?ber方法的高度控制化学过程产出几乎相同大小的颗粒。他说，只要电池处于挤压状态，材料就会保持坚固。另外，二氧化硅还可以吸收热量，因此电解质不易燃烧。

在實驗室中，使用新固化電解質測試中的電池與填充液體的電池大致相同。二氧化矽納米粒子確實降低了電解質傳導離子的能力，這降低了電池的容量並減慢了充電速度。電池的容量以C速率測量，其中1C是電池在1小時內充電或放電，2C在30分鍾內充電或放電。“我們的電池在高達2C的速率下運行良好，這對大多數電子産品來說都是可以接受的，”維奇說。

與轉換爲固體電解質相反，含二氧化矽的電解質可以結合到當前的電池制造工藝中。需要首先用二氧化矽納米粒子裝載塑料分離器並將液體電解質注入制備的電池中。然後二氧化矽將擴散到電解質中。“這是一種技術，而不是改造你的生産線。”維奇說。

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