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研究人員發(fā)現(xiàn)新聚合物材料,可防止鋰電池起火

來源:本站  發(fā)布時間:2021年03月11日 作者:

鋰離子電池存在起火風險,這給鋰離子電池的應用帶來了不確定性。過度充電和短路是鋰離子電池起火或爆炸的主要原因。鋰離子電池在過度充電、短路后變得過熱,電池單元進入熱失控狀態(tài),在溫度升高到70°C90°C時會引起化學反應,從而進一步升高溫度,引起火災或爆炸。為了防止電池著火,人們采用相鄰的設備,如電子微電路,跟蹤電池的所有參數,并可在緊急情況下關閉電池。然而,大多數火災的起因是電池制造存在缺陷,電子微電路發(fā)生故障。

研究人員表示:這說明基于化學反應開發(fā)電池的安全策略對阻止電池組內部的電流流動特別重要。我們建議使用特殊聚合物,其電導率可根據電池內部電壓波動進行調節(jié)。若電池工作正常,該聚合物不會阻止電流流動;若電池過度充電、發(fā)生短路或電池電壓降至正常工作水平以下,該聚合物可轉變?yōu)楦綦x器,進入斷路器模式。



此外,研究人員還表示,有些聚合物在加熱時會改變電阻。在實驗過程中,試驗人員發(fā)現(xiàn),如果聚合物開始作為隔離器工作,則意味著電池已經過熱,并已引起后續(xù)化學反應,而該反應無法僅通過破壞電路循環(huán)停止。這使得該技術效果甚微。因此,人們開始尋求新技術,如能夠在電池開始過熱前調節(jié)電壓的聚合物。



研究人員對多種聚合物的物理和化學性質進行了大量的基礎研究,發(fā)現(xiàn)了一類能隨電壓改變電阻的聚合物。研究人員表示:開發(fā)化學熔絲最困難的是找到活性聚合物。聚合物種類繁多,但找到一種適合制造原型的聚合物卻非常難。此外,我們還必須通過開發(fā)工業(yè)版本提高技術水平,證明我們已經提出了有效的電池安全策略。因此,我們必須購買大量新設備,以設計鋰離子電池原型和調整技術。


 


研究人員稱:鋰離子電池的陰極有很多類型,如電子會通過帶正電的電極進入電子設備。它們還具有不同的工作電壓。因此,安全聚合物需可應對不同類型的陰極。我們設法找到了這種聚合物,但它僅適用于特定一種電池,即磷酸鋰鐵電池。但改變聚合物的結構可能會引起其導電性發(fā)生變化,從而適用于其他類型的陰極。通過在聚合物中添加安全成分以適應電池溫度水平的變化,這種安全策略將會更加通用,有望消除與電池相關的所有火災隱患。

該安全技術具備高可擴展性。傳統(tǒng)調節(jié)保護電路的大小取決于電池電量。因此,電動汽車的動力電池通常體積龐大且昂貴。而該安全技術可輕易縮放化學熔斷器,可應用于內部集電器的整個表面。因此,該聚合材料的研究,有望解決鋰離子電池起火這一難題。




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