旅行汽车网锂离子电池和超级电容器对于电动汽车的发展都至关重要，但是它们经常使用易燃的液体电解质，并可能导致爆炸。锂离子电池和超级电容器起火不是每天发生的事，但它们会引起大量新闻报道，并在发生电动汽车安全性时引起人们的关注。实际上，它们远不如汽油大火常见，根据Business Insider的数据，这种大火在美国的发生速度为每小时17次。
潜在的火灾隐患意味着他们必须具有某种热管理系统，这会增加重量和成本。创造一种固态电池或超级电容器来消除火灾隐患和冷却系统的需求，是全球电池研究人员的圣杯。
费城德雷克塞尔大学的科学家认为，至少在超级电容器方面，他们可能已经找到了一种精确做到这一点的方法。他们的装置看起来像是注入明胶的毛茸茸的海绵。Vibha Kalra教授及其研究小组最近在《应用材料与界面》杂志上发表了一篇描述这一突破的论文。它的标题为“基于富含离子液体的离子凝胶和多孔碳纳米纤维电极的高度耐用，自立式固态超级电容器。”
Kalra说：“为了允许工业上相关的电极厚度和负载，我们开发了一种由纳米纤维组成的布状电极，该电极提供了定义明确的三维开孔结构，可轻松注入固体电解质前体。”“开孔电极也不含用作绝缘体并降低性能的粘合剂。我们完全消除了可能在这些设备中着火的组件，并且这样做，我们还创建了一种电极，可使储能设备变得更轻，更好。”
关键是团队使用称为静电纺丝的过程创建的纤维状电极框架。根据《科学日报》的报道，该过程通过将其通过旋转电场挤出而沉积成纤维垫形式的碳前驱体聚合物溶液，该过程在微观上看起来像是制造棉花糖。
然后将离子凝胶吸收到碳纤维毡中，以创建一个完整的电极-电解质网络。其出色的性能特征还与电极和电解质溶液混合的独特方式有关，并允许它们在更大的表面积上进行接触。《科学日报》将谷物早餐作为类比。玉米片比切碎的小麦吸收牛奶的速度要慢，因为后者的表面积更大。
超级电容器电极不仅不含易燃液体，而且紧凑的设计也更加耐用，其储能能力和充放电寿命优于当今使用的类似设备。它还能够在高达300摄氏度的温度下运行，这意味着它将使移动设备更加耐用，并且不太可能由于滥用而引起火灾隐患。
新的电极材料消除了对常规电极所需的大多数支架材料的需求。Kalra教授说：“最先进的电极由细粉组成，需要与粘合剂混合并制成浆液，然后将其施加到设备中。”这些粘合剂增加了设备的自重，因为它们不是导电材料，实际上阻碍了其性能。我们的电极是独立式的，因此不需要粘合剂，粘合剂的加工成本可占电极制造成本的20％。
展望未来，Kalra和她的团队将尝试将汲取的经验教训用于改进超级电容器电极的技术应用到电池技术中。接下来是将突破性成果从实验室转移到商业应用的艰苦工作。这个过程可能要花费数年，而且通常会失败。但是考虑更轻，更强大的固态电池的前景令人兴奋。
照片来源：德雷克塞尔大学。
