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        新型鋰電池以塑料為材質 可高溫斷電
        關注:1932發布日期:2016-01-23 14:24:09

           美國斯坦福大學研究人員研制了一種新型鋰離子電池,首次實現溫度升高時自動斷電,溫度降低時自動恢復,可望解決各種電器內鋰離子電池易于起火的難題。


            這項研究由斯坦福大學化學工程學教授鮑哲南及化學工程系、材料科學系多名教師、博士后研究人員等參與。鮑哲南曾入選英國《自然》雜志2015年度對全球科學界產生重大影響的十大人物。


            鮑哲南介紹,'我們所設計的電池是首創,在不斷加熱、繼而冷卻的循環內,可以完全關閉、繼而恢復,而不損失性能。'


            典型鋰離子電池由兩個電極與一種液體或者凝膠體電解液構成,由電解液在兩個電極之間輸送帶電粒子。電池如果破損、短路或者充電過量,會生成熱;如果溫度達到大約150攝氏度,電解液可能會燃燒,進而引發爆炸。


            新型電池以塑料為材質,嵌入細微金屬鎳顆粒,而顆粒表面有尖刺,尺度以納米衡量。研究人員在帶有尖刺的鎳顆粒上覆以石墨烯,即厚度相當于一個原子的碳,繼而把這些顆粒嵌入一層彈性聚乙烯薄膜。薄膜與電池的一個電極附著,承載電池所輸出的電流。如果薄膜導電,鎳顆粒上的尖刺需要物理'搭接'在一起。一旦溫度升高,熱膨脹狀態下,聚乙烯薄膜延展,鎳顆粒之間距離加大,薄膜不再導電,電池就會無法輸出電能。


            實驗中,研究人員把電池加熱至超過70攝氏度,聚乙烯薄膜作氣球狀膨脹,帶有尖刺的鎳顆粒分離,電池斷電;把溫度降回70度,聚乙烯薄膜收縮,鎳顆粒尖刺恢復接觸,電池恢復供電。


            研究人員認為,根據嵌入顆粒的多少或者聚合物(薄膜)材料類型的不同,可以設置斷電溫度,如可實現電池在50攝氏度或者100攝氏度時斷電。


            與這項研究相關的論文11日刊載在《自然能源》雜志上。


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