美科学家研发超高盐度电解液可防止锂离子电池爆燃

2022-12-13
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当前,研究人员正致力于以各种方式改进电池技术,其中最重要的是解决可燃性问题。科学家们已经研制出一种新的电解质配方,以一种非常有前途的方式解决这一问题,依靠额外的盐含量来避免有问题的化学反应。

上图:科学家已经开发出一种用于锂离子电池的阻燃电解液。

我们的手机、笔记本电脑和电动汽车中的锂离子电池存在一定的火灾风险,因为它们在工作时会产生热量。我们已经看到了许多有趣的方法来管理这种风险,包括集成阻燃剂,警告用户过热的警告系统,以及在发生过热之前关闭设备的终止开关。

许多有前途的解决方案都集中在可燃液体电解质上,这些电解质在电池的两个电极之间传递电流。缺陷和温度升高会导致这些电解质膨胀和/或着火,从而导致智能手机或电动汽车起火。这个过程通常在140°F(60°C)左右开始,这时电解质中的溶剂开始蒸发,从液体变成气体。

上图:斯坦福大学研究生雷切尔·Z·黄与同事共同开发了一种新型锂电池电解液。

科学家们已经开发出一种能够忍受高温而不着火的电池。这种新型聚合物电解质含有大量的锂盐,称为“LiFSI”,占其总重量的63%。与直觉相反的是,这与易燃溶剂分子配对,两者形成了一种共生关系,有利于电池的安全和性能。

溶剂分子使电解质能够传导离子,并表现为与传统电解质相同的水平,而高浓度的盐固定这些分子,防止它们蒸发,进而着火。该团队的不易燃电解质在锂离子电池中进行了测试,该电池能够从室温一直安全工作到212°F(100°C)。

上图:左侧可以看到标准电池材料着火,而右侧可以看到一种新颖的不易燃材料能够抵抗这种情况。

这一新发现为基于聚合物的电解质设计指明了一种新思路。这种电解质对于开发高能量密度和安全的未来电池非常重要。

该团队的新电解质的一个关键特征是,它具有类似于传统电解质的粘性形式,这意味着它可以与现有的电池部件集成,而不像其他实验性的不易燃电解质。该团队认为电动汽车应用具有特别的潜力,电池可以更紧密地组合在一起,而没有过热的风险。这将等同于提高能量密度和更大的范围。获 取 更多硬科技 前沿访问:https://byteclicks.com

研究团队表示:“这种非常令人兴奋的新型电池电解质与现有的锂离子电池技术兼容,将对消费电子产品和电力运输产生重大影响。”

这项研究发表在《物质》杂志上。

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