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掺杂锂离子电池可以防止过热和爆炸

掺杂锂离子电池可以防止过热和爆炸
发布时间:2016-08-24

尽管缺乏在电池技术上的突破,锂离子技术的容量和能量密度缓慢而稳步地攀升。 现在,你可以很容易地将大约三,四千毫安时的电池口袋随身携带。但是如果出现意外,它将会释放大量的能量。但是斯坦福大学的科学家已经开发出一种掺杂工艺,可以使未来的电池更安全,更不容易磨损。

现代的锂离子电池由很多电芯组成,每个都具有阴极和阳极。 如果电池被物理损坏或过度充电,这些电池之间的屏障会减弱直至失效,因此它将在很短的时间内引起放热反应。 这种可以扩散并破坏其他电芯的过程叫做热失控。 最终将导致火灾或爆炸,释放所有的能量。 希望发生这个意外的时候你并没有抱着它。

电池出现这种事故的一个原因是由于枝晶的形成。金属锂的指状沉积物可刺穿电极之间的屏障。当电池即将耗尽和再次充电的时候,这种情况会增加并恶化,而且还会导致容量的损失。 根据斯坦福大学的研究,将多种化合物添加到电解质溶液中,能够废除枝晶的形成。

有一种添加剂是硝酸锂,它过去被当作一种用来提高电池性能的方法。 在研究中使用的第二种添加剂是锂硫化物,它在一些研究领域被看做是污染物。硫电极的击穿可能导致锂金属电极的损坏。 但是,当用硝酸锂配对,它们形成一个枝晶凸起的消除溶液附着在表面并且保护电极。 相反并不会形成枝晶,你得到的是平的、不会对电池造成损坏的锂沉积物。

 

这项研究是在小钮扣电池上进行的 ,而不是在你的手机或平板电脑中的大电芯上进行,而原理仍然一样。作为一个不错的奖励,处理后的电池能够更好地维持容量。 经过300次放电循环后,掺杂的电池仍然有99%的能效,而仅仅掺杂硝酸锂的电池在经过180次循环后就下降到了92%。

这个技术在正在发展中的锂 - 空气和锂-硫充电电池上是很有价值的,它们很容易对枝晶的形成造成影响。 这些电池也可具有当前的电池的十倍的容量。 你当然不希望这样电池在你的口袋中爆炸。正如他们所说-------能量越大,责任越大。

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