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新型锂电池可高温断电

发表时间: 2021-06-11

  重要通知!第二届矿权信息交流会即将盛大开幕[2021-06-09],这项研究由斯坦福大学化学工程学教授鲍哲南及化学工程系、材料科学系多名教师、博士后研究人员等参与。鲍哲南曾入选英国《自然》杂志2015年度对全球科学界产生重大影响的十大人物。

  鲍哲南介绍,“我们所设计的电池是首创,在不断加热、继而冷却的循环内,可以完全关闭、继而恢复,而不损失性能。”

  典型锂离子电池由两个电极与一种液体或者凝胶体电解液构成,由电解液在两个电极之间输送带电粒子。电池如果破损、短路或者充电过量,会生成热;如果温度达到大约150摄氏度,电解液可能会燃烧,进而引发爆炸。

  新型电池以塑料为材质,嵌入细微金属镍颗粒,而颗粒表面有尖刺,尺度以纳米衡量。研究人员在带有尖刺的镍颗粒上覆以石墨烯,即厚度相当于一个原子的碳,继而把这些颗粒嵌入一层弹性聚乙烯薄膜。薄膜与电池的一个电极附着,承载电池所输出的电流。如果薄膜导电,镍颗粒上的尖刺需要物理“搭接”在一起。一旦温度升高,热膨胀状态下,聚乙烯薄膜延展,镍颗粒之间距离加大,薄膜不再导电,电池就会无法输出电能。

  实验中,研究人员把电池加热至超过70摄氏度,聚乙烯薄膜作气球状膨胀,带有尖刺的镍颗粒分离,电池断电;把温度降回70度,聚乙烯薄膜收缩,镍颗粒尖刺恢复接触,电池恢复供电。

  研究人员认为,根据嵌入颗粒的多少或者聚合物(薄膜)材料类型的不同,可以设置断电温度,如可实现电池在50摄氏度或者100摄氏度时断电。