斯坦福大学的研究人员已经开发出了一种新型的“智能”锂离子电池,该电池实际上可以发出警告,以防出现过热风险(从而引起火灾危险)。
可以相对容易地将启用新功能的技术整合到目前常用的各种锂离子电池中,从手机,平板电脑,笔记本电脑到电动汽车等,应有尽有。
斯坦福大学材料科学与工程学副教授Yi Cui解释说:“我们的目标是创建一个能够挽救生命和财产的预警系统。”“该系统可以检测到电池正常工作期间发生的问题,但不适用于因碰撞或其他事故而损坏的电池。”
新系统依赖于预警系统,该预警系统基于放置在常规电池隔板上方的超薄铜传感器
这项新研究的动机是解决锂离子电池安全性问题,近年来,由于诸如波音787 Dreamliner电池起火之类的重大事件,锂离子电池安全性受到了广泛的关注。
新闻稿提供了更多信息:
典型的锂离子电池由两个紧密堆积的电极组成-碳阳极和锂金属氧化物阴极-中间装有超薄聚合物隔膜。隔膜将电极隔开。如果电池损坏,则电池可能会短路并点燃可燃电解质溶液,使锂离子来回穿梭。
正如索尼在2006年发现的那样,制造缺陷(例如金属和灰尘颗粒)会刺穿隔板并引发短路。如果电池充电速度太快或温度太低,也会发生短路(这种现象称为过充电)。
为了解决这个问题,Cui和他的同事在聚合物隔板的一侧上涂了一层铜纳米层,在阳极和阴极之间的中间位置形成了一个新颖的第三电极。
“铜层就像一个传感器,使您能够测量阳极和隔板之间的电压差,”卓说。当树枝状晶体长到足以覆盖铜涂层时,电压下降到零。这样一来,您就可以知道树突在电池中途已经生长了一半。这是警告,应在枝晶到达阴极并造成短路之前将电池取出。
“您可能会在电话上收到一条消息,告知您电压已降至零,因此需要更换电池。” Zhuo说。“这将为您提供大量的交货时间。但是,当看到冒烟或起火时,必须立即关闭。您可能没有时间逃脱。如果您想从安全角度出发出错,可以将铜层放在靠近阳极的位置。这样一来,您就可以更早地知道电池何时可能发生故障。”
这项新技术在发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中进行了详细介绍。
确实有用的研究。毫无疑问,只要保持经济性,这种技术就可以广泛使用。特别是,电动汽车可能会从中受益匪浅,尤其是随着其销量(从而增加事故)的增长。
图片来源:斯坦福大学Precourt能源研究所的Mark Shwartz