研究人员设计更安全的锂离子电池,变硬

锂离子电池通常用于消费电子产品是臭名昭著的冲进火焰时损坏或错误的包装。这些事件有时会产生严重的后果,包括火灾、烧伤,和至少一个飞机失事。灵感来自某些液体的特殊行为,巩固的影响,科学家们已经开发出一种实用和经济的方法来防止这些火灾。

他们的研究结果将发表于256年^th年会上的美国化学学会(ACS)。ACS,世界上最大的科学协会,举办会议本周。它包含超过10000个报告在广泛的话题。

在锂离子电池中,薄块塑料分离两个电极。如果电池损坏和塑料层失败,电极可以接触,导致电池的电解液着火。

盖伯瑞尔威斯博士。

让这些电池更安全,一些科学家转向是一种难燃的固态电解质。但是这些固态电池需要的主要设备目前的生产过程,威斯说。替补,他的团队包含添加剂进入传统电解质抗冲击电解质。时凝固,从而阻止电极接触如果电池损坏在崩溃或下降。如果不相互接触电极,电池不着火。更好,添加添加剂将只需要轻微修改传统电池的制造过程。

项目的尤里卡时刻当威斯和他的孩子们玩了一个叫做oobleck玉米淀粉和水的混合物。“如果你把混合物放在餐盘里,它像液体一样流动,直到你开始戳它,然后它就变成了一个固体,”威斯说,他是建立在橡树岭国家实验室,是项目的首席调查员。一旦删除压力,物质又会液化。威斯明白他可以操纵这个可逆的“剪切增稠”的行为,确保电池安全。

这个特性取决于胶体,微型的悬挂,固体颗粒在液体中。欧洲杯猜球平台对于oobleck,胶体由玉米淀粉颗粒悬浮在水中。欧洲杯猜球平台威斯和他的同事在橡树岭和罗彻斯特大学的使用硅悬浮在常见的液体电解质锂离子电池使电池胶体。影响,硅颗粒聚集在一起,阻碍液体和离子的流动,欧洲杯猜球平台他解释说。科学家们使用完美的球形,直径200纳米二氧化硅粒子,基本上或超细沙子。欧洲杯猜球平台

“如果你有非常均匀的粒径,粒子分散均匀电解质,进行的非常好,”欧洲杯猜球平台威斯说。”如果他们不是同质的大小,那么液体粘性影响越来越小,这是不好的。”

一些其他实验室探索剪切增稠,使电池更安全。一个团队曾报道了研究“熏”二氧化硅,由不规则的二氧化硅粒子。欧洲杯猜球平台另一个团队最近报道的影响采用杆状的二氧化硅粒子。欧洲杯猜球平台威斯认为他的球形粒子可能更容易创建比杆状的二氧化硅和有更快的欧洲杯猜球平台响应和更多的阻止本领的影响相比,气相法白炭黑。

威斯的一个大的进步包括电池的生产过程。传统锂离子电池的生产过程中,电解质水冲到电池外壳的制作过程,其次是电池是密封的。”与剪切增稠电解质你不能这么做,因为当你试图注入,它巩固了,”他说。科学家们解决了这个通过设置硅之前将电解液。他们的目标是获得专利的方法。

展望未来,威斯计划改善系统的电池损坏的崩溃会保持稳固,而其他的电池将会继续工作。团队首先针对应用,如无人机电池,但他们最终要进入汽车行业。他们还计划建立一个更大的版本的电池,这将是旨在阻止一颗子弹。可以便于士兵,那些经常携带20磅的防弹衣和20磅的电池的使命时,威斯说。“电池将函数作为他们的盔甲,这将减轻士兵平均约20磅。”

这个项目是由美国能源部的辅助高级研究项目署能源和橡树岭国家实验室。