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斯坦福大學(xué)的研究人員已開發(fā)出一種新型鋰離子電池，能在過熱時自動關(guān)閉，并在冷卻后重新啟動。 這一新技術(shù)可以防止電池的起火。斯坦福大學(xué)化學(xué)工程教授鮑哲南表示：“為了解決鋰離子電池意外起火的問題，人們嘗試了多種不同方法。我們設(shè)計了第一種在溫度變化時能自動關(guān)閉及重啟，同時性能不受影響的電池。” 鮑哲南及其團(tuán)隊成員在2016年1月11日的《自然能源》期刊上發(fā)表了這一研究成果。 普通的鋰離子電池包含兩個電極，而液體或膠狀的電解液在兩個電極之間傳遞電荷。因此，對電池的撞擊、短路和過度充電都會導(dǎo)致發(fā)熱。如果溫度超過150度，那么電極就會著火，甚至引起爆炸。 此前已有多種技術(shù)被用于防止電池起火，例如在電解液中加入阻燃劑。2014年，斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程副教授崔屹發(fā)明了一種“智能”電池，在過熱情況下能發(fā)出告警。 作為論文的聯(lián)合作者，崔屹表示：“不幸的是，這些技術(shù)不具有可逆轉(zhuǎn)性，因此電池在過熱后將無法再提供功能。很明顯，盡管已有過許多嘗試，但電池安全性仍是人們擔(dān)心的問題，并需新的解決方法。” 為了解決這一問題，崔屹、鮑哲南，以及博士后研究員陳政(Zheng Chen，音)開始關(guān)注納米技術(shù)。鮑哲南近期發(fā)明了一種可穿戴傳感器，能監(jiān)控人體溫度。這一傳感器由塑料材料制成，其中嵌入了突出于表面的納米級鎳顆粒。 在進(jìn)行電池試驗時，研究人員用石墨烯包裹鎳顆粒，并將顆粒嵌入至彈性聚乙烯薄膜中。 當(dāng)研究人員將電池加熱至70度時，聚乙烯薄膜將會像氣球一樣膨脹，使顆粒相互分離，電池關(guān)閉。而隨著溫度的下降，聚乙烯將會收縮，顆粒將相互接觸，而電池將重新開始產(chǎn)生電力。 鮑哲南表示，通過調(diào)節(jié)顆粒的數(shù)量，以及選擇不同的聚合物薄膜，這一閾值溫度可以改變，例如設(shè)置為50度或100度。 為了測試這種新材料的穩(wěn)定性，研究人員使用熱風(fēng)槍對其進(jìn)行重復(fù)的加熱。結(jié)果顯示，電池每次都能在正確的溫度做出響應(yīng)。崔屹表示：“與此前的方法相比，我們的設(shè)計帶來了更可靠、速度更快、具有可逆轉(zhuǎn)性的方法，既能保證良好的電池性能，也能改善安全性。這一技術(shù)有著很好的實際應(yīng)用前景。” --新浪科技 |
