《自然-能源》:新型锂离子电池可防止意外爆炸 70度镍分断电

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作者：崔毅等

来源：《自然—能源》

发布时间：2016/1/14 15:25:53

新型锂离子电池可防止意外爆炸 （手机和笔记本电脑用等） 70摄氏度以上镍颗粒分开断电

据斯坦福大学官网消息，该校研究人员研发出可以防止爆炸的锂离子电池，这种电池可以在过热之前关闭，在温度降下来后迅速重启。

“人们尝试了多种策略来解决锂离子电池意外爆炸的问题。”斯坦福大学材料科学与工程教授鲍哲楠说：“我们设计的电池首次可在反复加热和冷却循环中关闭和重启，且性能不会受到影响。”鲍哲楠和她的同事在16-1-11日《自然—能源》期刊中阐述了这一研究成果。

传统的锂离子电池包含两个电极，电极之间是携带带电离子的液态或凝胶状的电解质。刺穿、短路或过度充电都会使电池产生热量。如果温度达到约150摄氏度，电解质就会着火并引发爆炸。有几种技术已经被用来防止电池爆炸，例如在电解质中加入阻燃剂，或在电池过热之前发出警报。但是这些技术都是不可逆的，也就是说电池在出现过热之后就无法再次使用了。

为了解决这一问题，该研究团队将目光转向了纳米技术。在实验中，他们在带有纳米级凸起的镍颗粒表面覆盖了一层石墨烯，并将这些颗粒嵌入具有弹性的聚乙烯薄膜中。“我们将聚乙烯薄膜与一个电极连接起来，这样电流可以通过它。”论文第一作者陈正说，“为了导电，那些带凸起的镍颗粒需要彼此接触。但是在热膨胀过程中，聚乙烯薄膜被拉伸，这些镍颗粒就相互分开了，这就使薄膜不再导电，电流就不会通过电池。”

研究人员把电池加热到70摄氏度以上后，聚乙烯薄膜迅速膨胀，镍颗粒相互分开，电池不再工作。但是当电池温度回落到70摄氏度以下，聚乙烯薄膜收缩，镍颗粒回到相互接触状态，电池开始继续产生电流。他们甚至可以把温度调高或降低，这取决于嵌入了多少镍颗粒，以及选择什么样的聚合物材料。

“与之前的方式相比，我们对电池的设计提供了一种兼具高性能和安全性的可靠、快速且可逆的策略。”该研究的合作者之一崔毅说，“这种策略具有非常好的应用前景。”（刘园园）

http://www.nature.com/articles/nenergy20158



http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201611415255345838413.shtm  L

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锂离子电池

锂离子电池是一种充电电池，其以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，是现代高性能电池的代表。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态;放电时则相反。一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。在日常生活中锂离子电池运用非常广泛，例如手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池。



http://baike.sogou.com/v258591.htm