3月13日2020年
当加州大学圣地亚哥分校(加州大学圣地亚哥分校)，科学家们设计了一种新的安全功能，可以阻止锂金属电池的快速加热，从而防止它们在内部短路时起火。
UC San Diego Nanoengineers开发了一种可以使锂金属电池安全地防止锂金属电池的隔膜，因此它们不会迅速过热，引起火灾或爆炸。图片来信：David Baillot / California大学圣地亚哥Jacobs工程学院。
研究人员巧妙地调节了称为分离器的电池的部分，其用作阴极和阳极之间的屏障，允许其减慢当它经历短路时累积在电池内的能量流量（并且因此热量）。．
由加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授刘平和他的博士生马修·冈萨雷斯领导的研究人员在发表于《科学》杂志的一篇论文中描述了他们的工作先进的材料欧洲杯足球竞彩杂志。
我们并不是要阻止电池故障的发生。我们正在让它变得更安全，这样当它发生故障时，电池不会灾难性地起火或爆炸。
Matthew Gonzalez，研究第一作者，加州大学圣地亚哥分校博士生
锂金属电池经常充电会导致电池失效，这可能是由于阳极上生长的针状结构——称为树突。随着时间的推移，这些树突长到足以穿透隔膜，在阴极和阳极之间形成一座桥，导致内部短路。
当发生这种短路时，在这两个电极之间流动的电子脱离控制并导致电池快速过热并停止工作。这次打击基本上由UC San Diego研究人员开发的新分离器软化。
一个薄的部分导电的碳纳米管网覆盖在分离器的一侧。这个网截取了任何形成的树突。当树突刺穿隔膜后撞击这个网，这就提供了一个电子通道，电子可以通过这个通道逐渐排出，而不是直接冲向阴极。
Gonzalez评估了在大坝的溢洪道上的这款新型电池分离器。
当大坝开始失败时，开辟了溢洪道，让一些水以受控的方式涓涓细流，以便当大坝突破并泄漏时，没有大量的水来引起洪水。这就是我们的分隔符的想法。我们正在耗尽大量，更慢，防止电子对阴极的“洪水”．
Matthew Gonzalez，研究第一作者，加州大学圣地亚哥分校博士生
Gonzalez继续，“当树突被隔膜的导电层拦截时，电池就会开始自我放电，这样当电池短路时，就没有足够的能量来造成危险。“
在电池研究中采取的其他努力旨在生产足够强大的材料的分离器，以防止树突渗透到穿透;欧洲杯足球竞彩然而，这种方法的一个缺点是它只是简单地扩展了不可避免的冈萨雷斯。
但这种隔板仍然需要有小孔，允许离子通过，这样电池才能工作。因此，当树突最终通过时，内部短路会更加严重。加州大学圣地亚哥分校的研究人员试图减轻树突的影响，而不是阻断树突。
在测试中，与新型隔膜集成的锂金属电池在20到30次循环中显示出缓慢故障的迹象。与此同时，配备了标准且稍厚隔膜的电池在一个循环中就会突然失效。
在实际用例中，您没有任何提前警告电池将失败。一秒钟可能很好，然后赶上火灾或完全短暂。这是不可预测的。但是通过我们的分隔符，您会提前警告电池越来越差，一点点更差，每次您充电时都会更糟．
Matthew Gonzalez，研究第一作者，加州大学圣地亚哥分校博士生
研究小组表示，虽然这项工作的目标是锂金属电池，但新的隔膜也可以用于其他电池化学物质，包括锂离子。研究人员将进一步改进这种新型分离器，使其能够用于商业应用。加州大学圣地亚哥分校也申请了一项临时专利。
该研究标题为“通过阻塞式排放：纳米复合Janus分离器，用于缓解锂电池的内部短路。”该研究的共同作者包括Qizhang Yan，John Holoubek，Zhaohui Wu，Hongyao Zhou，Nicholas Patterson，Victoria Petrova，以及来自UC San Diego的Haodong Liu。
来源：http://jacobsschool.ucsd.edu/