中國(guó)粉體網(wǎng)訊 斯坦福大學(xué)和能源部的SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們采用一種全新的方法來使鋰離子電池更輕,、更安全和更高效,。重新設(shè)計(jì)的電池組件被稱為集電器的銅或鋁箔片，并且他們的重量減輕了80％,，同時(shí)也能撲滅大火,。
研究人員說，如果這項(xiàng)技術(shù)被采用,，它可以實(shí)現(xiàn)電池研究的兩個(gè)主要目標(biāo)：擴(kuò)展電動(dòng)汽車的行駛范圍,；降低筆記本電腦、手機(jī)和其他設(shè)備起火的危險(xiǎn),。當(dāng)電池被超高速充電時(shí),，這會(huì)導(dǎo)致更多類型的電池?fù)p壞，從而導(dǎo)致火災(zāi),。
研究小組在10月15日的《自然能源》上描述了他們的工作,。
“電流收集器一直被認(rèn)為是自重的，直到現(xiàn)在還沒有成功地利用它來提高電池的性能,，”斯坦福大學(xué)和斯坦福大學(xué)的教授兼斯坦福材料和能源科學(xué)研究所（SIMES）的研究員Yi Cui說,。
“但在我們的研究中，將收集器重量減輕80%可使鋰離子電池的能量密度增加16-26%,�,！迸c近年來3%的平均增幅相比，這是一個(gè)很大的飛躍,�,！�
無論是圓柱形還是袋形，鋰離子電池都有兩個(gè)電流收集器,，每個(gè)電極一個(gè),。它們分布著流入或流出電極的電流，在一些大功率或超薄電池中,，它們的重量占15%到50%,。減少電池的重量本身是可取的，這樣可以使設(shè)備更輕,，并減少電動(dòng)汽車必須拖著的重量;每一特定重量存儲(chǔ)更多的能量,，使得電子設(shè)備和電動(dòng)汽車在兩次充電之間可以運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間。
減少電池重量和易燃性也可以通過降低運(yùn)輸回收電池的成本對(duì)回收產(chǎn)生很大影響,，崔說,。
科學(xué)家開發(fā)新技術(shù),可使鋰離子電池的能量密度增加26%
電池行業(yè)研究人員一直試圖降低電流收集器的重量使它們更薄更多孔，但這些嘗試有不必要的副作用，如使電池更脆弱或化學(xué)不穩(wěn)定或要求更多的電解液,，提高了成本,，說浴你們，崔的實(shí)驗(yàn)室的一位博士后研究員進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與訪問學(xué)者Lien-Yang周,。
至于安全問題,，他說，“人們也嘗試在電池電解液中添加阻燃劑,，這是易燃的部分,，但你只能添加這么多，否則它就會(huì)變得粘稠,，不再能很好地傳導(dǎo)離子,。”
設(shè)計(jì)一個(gè)聚合箔三明治
在對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了頭腦風(fēng)暴之后,，崔,、葉和研究生劉亞元設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)，以一種叫做聚酰亞胺的輕質(zhì)聚合物為基礎(chǔ),，來制造和測(cè)試電流收集器,。聚酰亞胺可以防火，并能承受快速充電產(chǎn)生的高溫,。阻燃劑磷酸三苯酯（tpp）被嵌入到聚合物中,，然后在聚合物的兩面都涂上一層超薄的銅。銅不僅能完成通常的電流分配工作,，還能保護(hù)聚合物及其阻燃劑,。
葉說，與目前的版本相比,，這些改變將電流收集器的重量減輕了80%,，這意味著各種類型的電池的能量密度增加了16-26%，而且它的導(dǎo)流性能和普通收集器一樣好,，不會(huì)退化,。
葉說，當(dāng)用打火機(jī)做的袋式電池暴露在明火下時(shí),，會(huì)著火并劇烈燃燒,，直到電解質(zhì)全部燃燒殆盡。但在裝有新型阻燃劑收集器的電池中,，火從來沒有真正燃燒起來,，產(chǎn)生的火焰非常微弱，幾秒鐘內(nèi)就熄滅了,，即使當(dāng)科學(xué)家試圖重新點(diǎn)燃它時(shí),，它也沒有再次燃燒起來。
崔說,，這種方法的一大優(yōu)點(diǎn)是,，新的集電極制造起來容易，而且價(jià)格便宜,，因?yàn)樗靡环N便宜的聚合物取代了部分銅,。他說，因此將其擴(kuò)大到商業(yè)生產(chǎn),，“應(yīng)該是非�,？尚械摹,！毖芯咳藛T已經(jīng)通過斯坦福大學(xué)申請(qǐng)了專利,，崔說他們將聯(lián)系電池制造商來探索這種可能性。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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