科學(xué)家們開發(fā)出更安全 更耐用的鋰離子電池 可在極端條件下運(yùn)行

鋰離子電池已成為消費(fèi)電子，軍事和航空航天系統(tǒng)的首選儲(chǔ)能方法。但是，與鋰離子電池中使用的有機(jī)電解質(zhì)相關(guān)的潛在安全隱患仍然是一個(gè)持續(xù)關(guān)注的問題。

還記得幾年前那些爆炸滑板的報(bào)道嗎?這些自發(fā)電燃燒背后的罪魁禍?zhǔn)资堑唾|(zhì)量的鋰離子電池，它含有高度易燃，有毒和對(duì)濕度敏感的電解質(zhì)。

但約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的一組科學(xué)家與馬里蘭大學(xué)和陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的研究人員合作開發(fā)了一種新型柔性鋰離子電池，該電池?zé)o危險(xiǎn)，可在極端條件下運(yùn)行，包括切割，淹沒和彈道沖擊。

在他們的論文“高能量和功率密度的柔性水性鋰離子電池”中，科學(xué)家們?cè)谏蟼€(gè)月在線發(fā)表的“ 先進(jìn)材料 ”雜志上描述了他們的工作，該工作建立在一種新型的高濃度水基電解質(zhì)上，稱為“ “鹽水”，可以解決傳統(tǒng)鋰離子電池的不穩(wěn)定性問題。

該團(tuán)隊(duì)使用極少的包裝在露天操作他們的柔性鋰離子電池，只使用一些電子絕緣的耐熱膠帶將其保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。在他們的演示中，電池為顯著的電機(jī)負(fù)載供電，沒有任何安全問題。為了展示完全的安全潛力，該團(tuán)隊(duì)在電池運(yùn)行期間進(jìn)行了一系列測(cè)試，包括切割，將其浸入海水中，并在APL設(shè)施進(jìn)行彈道測(cè)試。傳統(tǒng)的鋰離子電池?zé)o法實(shí)現(xiàn)這些測(cè)試。

令人印象深刻的是，這些濫用測(cè)試不僅沒有造成災(zāi)難性的失敗，而且電池仍保持其性能，即使在受損并完全暴露在空氣和水中時(shí)也能繼續(xù)為負(fù)載供電。

鹽水電解質(zhì)的非凡安全性源于這樣的事實(shí)：水與高濃度的鹽強(qiáng)烈結(jié)合，并且電解質(zhì)略微疏水 - 意味著它排斥水。

該團(tuán)隊(duì)正在尋找機(jī)會(huì)來轉(zhuǎn)變技術(shù)，使其可供軍方使用。

“我們希望展示這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的真正含義，”APL高級(jí)研究科學(xué)家兼首席研究員Kostas Gerasopoulos表示。“特別是對(duì)于我們的軍隊(duì)，我們的[士兵]在任務(wù)期間暴露于極端條件和環(huán)境中，保持安全和性能的能力是前所未有的，”

目前這一代柔性電池具有相當(dāng)大的潛力，但它們?nèi)蕴幱谠碗A段。

“我們希望進(jìn)一步增加[ 電解質(zhì) ] 的穩(wěn)健性和電池的能量密度，”Gerasopoulos說。“這項(xiàng)工作雖然證明了我們可以制造安全的鋰離子電池的概念，可以在機(jī)械濫用中存活下來。”