鋰離子電池挑戰極限生存,不怕切割、淹海水或撞擊

作者 | 發布日期 2017 年 11 月 15 日 17:32 | 分類 尖端科技 , 材料 , 零組件 follow us in feedly

以能量密度和功率性能取勝的鋰離子電池常是各領域應用的儲電首選,但為了解決電池短路自爆風險,科學家仍不斷嘗試各種解決方法。繼馬里蘭大學與美國陸軍實驗室日前發表一款鹽水溶液電解質鋰離子電池後,現在再與約翰‧霍普金斯大學合作,發表就算被切割、海水淹沒或模擬彈道衝擊都不怕的電池終極進化版。



從消費電子產品到軍事、航空航太系統等各種領域,能量密度高的鋰離子電池都是電力儲存的首選之一,但儘管好處不少,使用有機電解質當溶劑仍有相當大的潛在安全隱患,這些電解質具高度易燃、毒性等缺點,限制了鋰離子電池的製造形式。

鋰離子電池的電解質可分為液態電解質、高分子電解質和固態電解質 3 類,目前以前兩者在商品中最常見。約翰‧霍普金斯大學和美國陸軍研究實驗室(ARL)、馬里蘭大學合作在《Advanced Materials》期刊發表一項新研究,團隊將鹽水電解質嵌入聚乙烯醇(PVA)聚合物基質中形成凝膠聚合物電解質(GPE),這種電解質又比液態電解質要穩定,並讓電池結構變得更靈活可彎曲。

在穩定的凝膠聚合物電解質幫助下,團隊可將過去常做為鋰離子電池正極活性材料的「 LiVPO4F」也用在負極單一材料上,或與其他高壓陰極配對來實現既安全又擁有高能量密度的願景。為了測試電池的安全性能,團隊用簡單的電子絕緣耐熱膠帶將電池固定住,並在電池持續供電的情況下將之切割、浸入鹽水、進行彈道衝擊測試,讓人印象深刻的是,這些測試不僅沒有造成鋰離子電池為人所知的爆炸,相反還能保持性能,即使受損並完全暴露在空氣和水之中也能繼續供電。

美國陸軍研究實驗室(ARL)科學家 Kang Xu 說,軍人出任務時基本上都暴露在極端環境中,擁有一流抗打擊能力的電池將大幅減輕軍隊負擔,雖然這個新開發的電池還在實驗原型階段,但團隊正在尋找機會將技術轉為軍事用途。

(首圖來源:約翰‧霍普金斯大學

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