鋰離子電池硬化電解質(zhì)可防火防短路？

鋰離子電池在撞擊點(diǎn)火時(shí)硬化液體電解質(zhì)，可以防止電池短路和著火，我們應(yīng)將粉末狀二氧化硅（藍(lán)色容器）添加到塑料層（白色片）中，將塑料內(nèi)部的電極分開（金袋），可防止鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)。

為了使鋰離子電池更安全，研究人員提出了一種最新的解決方案：液體電解質(zhì)在撞擊時(shí)變得堅(jiān)固。電解液可以防止電池在汽車碰撞或掉落時(shí)發(fā)熱并爆炸起火。它的開發(fā)人員表示，它可以在當(dāng)今的電池生產(chǎn)線中經(jīng)濟(jì)高效地使用。鋰離子電池單元包含兩個(gè)電極，這兩個(gè)電極由薄塑料片隔開并浸沒在液體電解質(zhì)中。如果塑料分離器破裂，則電極可能彼此“接觸”，使電池短路并發(fā)熱，這可能導(dǎo)致?lián)]發(fā)性液體電解質(zhì)點(diǎn)燃。

多年來，研究人員一直嘗試用不易燃的固體電解質(zhì)使電池更安全。但是這些固體（通常是塑料或陶瓷）不會(huì)傳導(dǎo)離子以及它們的液體對(duì)應(yīng)物。一些團(tuán)隊(duì)還在制造具有糊狀半固體電解質(zhì)和玻璃狀電解質(zhì)的電池。加布里埃爾·維斯和他在橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的同事們制造的電解質(zhì)通常是液體，但在受到應(yīng)變時(shí)會(huì)變成固體。因此，如果電池被壓碎或撞擊時(shí)，電解質(zhì)會(huì)硬化，使電極不接觸。研究人員正在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)波士頓會(huì)議上展示他們的工作。電解液的配方很簡(jiǎn)單。靈感來源于增稠液體。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是玉米淀粉和水的混合液。當(dāng)你用力量擊打該混合液時(shí)，它會(huì)變稠并感覺很硬，因?yàn)橛衩椎矸垲w粒聚集在一起。

維奇和他的同事們將200納米范圍的二氧化硅顆粒添加到傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)中，這是一種稀釋的鋰鹽溶液。 二氧化硅納米粒子在新的電解質(zhì)中聚集在一起，使其成為堅(jiān)硬的固體，而不僅僅是濃稠的液體。做法的關(guān)鍵是控制納米顆粒的大小?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)粒徑必須非常地均勻，”維奇說?！拔覀冋谡?wù)摷踊驕p一納米?！毖芯咳藛T使用一種稱為St?ber方法的高度控制化學(xué)過程產(chǎn)出幾乎相同大小的顆粒。他說，只要電池處于擠壓狀態(tài)，材料就會(huì)保持堅(jiān)固。另外，二氧化硅還可以吸收熱量，因此電解質(zhì)不易燃燒。

在實(shí)驗(yàn)室中，使用新固化電解質(zhì)測(cè)試中的電池與填充液體的電池大致相同。二氧化硅納米粒子確實(shí)降低了電解質(zhì)傳導(dǎo)離子的能力，這降低了電池的容量并減慢了充電速度。電池的容量以C速率測(cè)量，其中1C是電池在1小時(shí)內(nèi)充電或放電，2C在30分鐘內(nèi)充電或放電?！拔覀兊碾姵卦诟哌_(dá)2C的速率下運(yùn)行良好，這對(duì)大多數(shù)電子產(chǎn)品來說都是可以接受的，”維奇說。

與轉(zhuǎn)換為固體電解質(zhì)相反，含二氧化硅的電解質(zhì)可以結(jié)合到當(dāng)前的電池制造工藝中。需要首先用二氧化硅納米粒子裝載塑料分離器并將液體電解質(zhì)注入制備的電池中。然后二氧化硅將擴(kuò)散到電解質(zhì)中。“這是一種技術(shù)，而不是改造你的生產(chǎn)線。”維奇說。