写的AZoM2020年10月16日
来自斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室在能源部的美国能源部（DOE）已经采用了用于制造更安全，更轻，更有效的锂离子电池的一种全新的方法。
斯坦福大学和SLAC的科学家重新设计了电流导体——将电流在电极之间传递的薄金属箔——使锂离子电池更轻、更安全、更高效。他们用一层覆盖超薄铜的轻质聚合物(右上)取代了中间的全铜导体，并在聚合物层中嵌入防火阻燃剂以扑灭火焰(右下)。图片来源:叶玉生/斯坦福大学。
该小组已重新设计的铝或铜的电池表的箔称为当前最重的部件中的一个收集器的，因此它们可以容易地扑灭爆发和称重80％以下任何火。
据研究人员介绍，如果这项技术被采用，它可能有助于解决电池的研究，这是两个显著的目标，最大限度地减少火灾的在手机，笔记本电脑和其他设备的风险，并扩大电动汽车的续驶里程。
当电池充电速度超快时，这一点尤其重要，因为这会导致更多种类的电池损坏，从而引发火灾。研究人员最近在《科学》杂志上解释了他们的研究自然能源日报》。
集流体一直被认为自重，到现在还没有被成功利用，以提高电池性能。但是，在我们的研究中，使集热器80％的打火机增加锂离子的能量密度的电池，有多少能量，他们可以在一个给定的存储重量的16-26％。这是一个大的跳跃相比，在近几年取得了平均增长3％。
崔毅教授，SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学
崔还与斯坦福大学材料与能源科学（SIMES），其中为首的研究的调查员。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
迫切希望寻求减肥
无论锂离子电池是袋式还是圆筒式，它们都包含一对电流集热器——每个电极一个。这些集电极负责分配流入或流出电极的电流，并负责某些超薄或大功率电池重量的15%至50%。
降低电池的重量本身是可取的，这样就可以制造出更轻的设备，并减少电动汽车需要携带的重量比例。此外，每一特定重量储存更多的能量，可以使电动汽车和设备在充电周期之间工作更长时间。
崔补充说，降低易燃性和电池重量也会降低回收电池的运输成本，从而对回收产生重大影响。
在电池领域，科学家们一直在寻找方法通过使它们多孔，更薄，以降低电流收集器的重量;然而，这些尝试都导致不希望的副作用，如需要更多的电解质或使电池更细腻或化学性质不稳定。
这反过来又增加了成本，崔实验室的博士后研究员叶玉生(音)说，他和访问学者周连阳一起进行了这项实验。
就安全问题而言，人们也尝试添加阻燃剂的电解液，它是易燃的一部分，但你只能加这么多它变得粘稠，不再传导离子以及前，”叶补充道。
设计一个聚合物箔三明治
工作围绕这一问题后，崔烨和雅园刘，研究生，设计性实验生产和测试建立在聚酰亚胺的轻量级聚合物集。该聚合物是不仅不能透过的火灾也可承受由快速充电所产生的极端温度。
该聚合物与一种阻燃剂磷酸三苯酯(TPP)结合，然后在任何表面涂上一层超薄铜层。除了做它的常规任务分配电流，铜还保护聚合物和阻燃剂。
相比于现今的模型时，添加叶的集电体的重量的这种变化降低了多达80％。这导致16％的能量密度提高到26％在不同类型的电池，并传导电流同样以及标准集热器而不降解的迹象。
叶补充说，当研究小组将袋式电池(由商业可用的电流收集器制成)暴露在打火机的明火中时，电池立即起火并剧烈燃烧，直到整个电解液燃烧殆尽。
然而，在含有新型阻燃收集器的电池中，火焰从未燃烧，而是产生了非常微弱的火焰，在几秒钟内熄灭，即使研究人员试图重新点燃它，也不会燃烧起来。
据崔，这种方法的主要好处之一是，该新颖的集电极可以被容易地制造并且也更具有成本效益，因为它可以替代一些具有低成本聚合物的铜。因此，将其升级为商业化生产“应该是非常可行的,”崔表示。
该团队已申请过斯坦福大学的专利，并且将联系电池生产商进行调查的新的可能性，崔结束。
这项研究是由美国能源部能源效率和可再生能源办公室和汽车技术办公室在极端快速充电电池评估锂离子电池(XCEL)项目下资助的。
期刊参考：
你们,Y。,等。（2020）和超轻高能和高安全性的锂离子电池的灭火电流收集器。自然能源。doi.org/10.1038/s41560-020-00702-8。
来源:https://www6.slac.stanford.edu/