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        研究人員重新設計鋰電池集流元件,減輕電池重量以提高效率

        分類:
        新聞中心
        作者:
        百度新聞
        來源:
        2020/10/20 09:40
        瀏覽量
        【摘要】:
        長期以來,提高電池的性能都是科學家努力的方向。其中,鋰離子電池有一對電流收集器,它與設備的兩個電極一起工作,以分配流向任意方向的電流。通常,集電器由銅箔或鋁箔制成,這使它們成為電池質量最大的部件之一,有時甚至占到整個裝置重量的50%。因此,通過這些部件的改變,使電池重量更輕,可以獲得相當大的性能改進。這將使它們每單位重量儲存更多的能量,這將減少電動汽車必須攜帶的負載,例如,允許它們在每次充電時行駛

        長期以來,提高電池的性能都是科學家努力的方向。

        其中,鋰離子電池有一對電流收集器,它與設備的兩個電極一起工作,以分配流向任意方向的電流。通常,集電器由銅箔或鋁箔制成,這使它們成為電池質量最大的部件之一,有時甚至占到整個裝置重量的50%。

        因此,通過這些部件的改變,使電池重量更輕,可以獲得相當大的性能改進。這將使它們每單位重量儲存更多的能量,這將減少電動汽車必須攜帶的負載,例如,允許它們在每次充電時行駛更遠。

        此前,研究人員更多通過調整電流收集器,使其更多孔或更薄,來作為一種減輕重量的方法。但這也同時導致電池更加脆弱,化學不穩定,或者需要通過添加更多的電解質材料來補償,這使得電池的成本更高。

        現在,來自斯坦福大學和SLAC國家加速器實驗室的研究小組在《自然能源》雜志上宣布了其重新設計的鋰離子電池集流元件,成功減輕了電池重量,使其不僅效率更高,而且更耐火災。

        研究人員重新設計鋰電池集流元件,減輕電池重量以提高效率

        這項重新設計的鋰離子電池集流元件是用區別于此前的一種完全不同的材料制成的。具體來說,研究人員用一種叫做聚酰胺的輕質聚合物與另一種叫做磷酸三苯酯(TPP)的阻燃劑結合在一起,然后在每一面涂上一層非常薄的銅片。

        隨后,研究小組進行了實驗,以評估電池的可燃性,并且以一些以目前市面上可買到的集電器為對比。

        結果發現,當暴露在明火中時,使用當今商業電流收集器(最上面一排)制造的鋰離子袋電池著火并劇烈燃燒,直到電解液全部燒盡。裝有新型阻燃收集器的電池(下排)產生微弱的火焰,幾秒鐘內熄滅,即使科學家試圖重新點燃電池,也不會再次燃起。

        研究人員表示,如果這項技術被采用,可以解決電池研究的兩個主要目標:擴大電動汽車的行駛范圍;減少筆記本電腦、手機和其他設備起火的危險。顯然,當電池充電速度過快時,這一點尤為重要,這會造成更多可能導致火災的電池損壞。

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