如何降低燃燒風險,美科學家研製防火輕型電池

作者 | 發布日期 2020 年 10 月 20 日 15:18 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 Telegram share ! follow us in feedly


近期傳出電動車廠為避免電池起火意外,從各州召回自家電動車,類似事件讓愈來愈多人注意到電池的安全重要性。不過這其實也是科學家亟欲緩解的電池風險之一,有些團隊從電極著手、有些是研發防火的固態電解質,最近美國科學家也研發有成,不僅有機會解決起火風險,還一併降低電池重量。

不管是方形的鋰離子電池、還是圓型的鋰離子電池,其組成都包括陽極、陰極、隔離膜、電解質和兩個集電體(Current Collectors),陽極和陰極分別儲存鋰,電解質則是負責將帶正電的鋰離子從陽極輸送到陰極。集電體則是陰陽兩極各一個,電流要進出電極就要通過集電體,研究者出,集電體的重量約為大功率或超薄電池的 15% 到 50%,如果可以減輕集電體的重量,自然就能讓電池與電動車「一身輕」。

對於提高電池安全性,史丹佛大學與美國能源部 SLAC 國家加速器實驗室則是從集電體著手,他們透過防火與耐高溫的聚酰亞胺聚合物製做出全新的集電器,其中也添加了阻燃劑磷酸三苯酯(TPhP),外層則是塗上一層銅,當作保護層以及導電用。

博士後研究員 Yusheng Ye 指出,雖然現在也有科學家在電池電解質中添加阻燃劑,但若添加過多也會降低鋰離子傳遞效率。目前這個研究結果也符合期待,像是集電體的重量降低 80%,意味這能量密度增加 16~26%,電流傳遞的效率也沒有變低。

其防火效果也是優於一般的電池,若用打火機放火,商用軟包電池立刻燃燒、直到電解質燃燒殆盡才熄滅,而改用新的集電體後,雖然還有小小火苗,但還是很快就熄滅了,就算想再放一把火也燒不起來。

研究團隊指出,新的集電體容易製造,而且也具有便宜優勢,畢竟新型設計是採用低成本聚合物與銅金屬,商業規模製造應該非常可行應該易於製造,目前團隊已經透過史丹佛大學申請專利,與進一步與電池製造商商討可行性。

(首圖來源:SLAC