锂电池很少会起火。然而,考虑到它们在手机、笔记本电脑和许多其他消费电子产品中无处不在,这当然是一个值得解决的问题。
科学家们已经在提高现有锂电池的安全性方面取得了重大进展,现在,斯坦福大学的一组研究人员正将注意力转向使下一代更轻、更高效的锂电池在进入市场之前尽可能安全。这些下一代电池中的锂倾向于形成尖刺,即所谓的树突,刺穿电池的某些部分,导致电池过热,有时甚至起火。然而,研究人员发现了一种方法,可以使这些下一代电池中的锂形成无害的煎饼状结构,而不是尖刺。
斯坦福大学(Stanford University)副教授、美国能源部SLAC国家加速器实验室(SLAC National Accelerator Laboratory)的崔毅(Yi Cui)说:“因为这些电池比现在的可充电电池要轻得多,它们在增程电动汽车方面有很大的潜力。”在声明中说.“但阻碍它们发展的一个因素是它们容易形成树突,这也是当今锂离子电池过热和偶尔起火的罪魁祸首。”
与目前用于消费电子产品和电动汽车的锂硫电池或锂空气电池相比,下一代锂硫电池或锂空气电池在同等重量下可以储存多达10倍的能量。研究人员在一份报告中称,在电池中只加入两种化学物质,就能使易于引发火灾的手指状树突变平研究发表于期刊自然通讯.
其中一种化学物质是硝酸锂,研究人员已经对这种化合物进行了广泛的探索,以提高电池性能。锂多硫化物,第二种化学物质,过去因为相反的原因引起了科学家们的注意——它是电池反应的副产品,在电池积累的过程中会破坏电池。
“我们一直在做这两种化学物质的实验,但这是我们第一次看到协同效应,”该研究的主要作者Fiona (Weiyang) Li在一份声明中说声明.“这是一个非常令人兴奋的发现。”
电池的两半,阳极和阴极,必须保持分离,电池才能正常工作。然而,当阳极中的锂形成尖锐的枝晶时,它们可以刺穿分离器并导致电池短路。添加适量的这两种化学物质后,阳极中的锂会形成一堆扁平的煎饼状结构,作为保护层,而不是破坏性的树突。
“这并不能完全解决与锂金属电池相关的所有问题,但这是重要的一步,”李在一份声明中说声明.
接下来,研究人员计划扩大这种设计,看看他们的方法是否适用于更实际尺寸的电池。
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