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發布時間︰2020-02-21 19:42    來源︰36氪
 

關鍵詞︰鋰(li)離(li)子電池(chi) 儲能(neng) 電解液

摘(zhai)要(yao)︰鋰(li)離(li)子電池(chi),以其(qi)特有(you)的(de)性能(neng)優勢在各種zhi)閾 揭貧 繾由璞鋼械玫狡pu)遍(bian)應(ying)用。大容量(liang)鋰(li)離(li)子電池(chi)也已經(jing)用于對(dui)電動汽車領域(yu),甚(shen)至還將在衛星、航空航天(tian)以及儲能(neng)等方面(mian)得到jie)τ謾H歡er),前幾年卻(que)頻頻爆出三星Note7手zhi)  de)新聞(wen),其(qi)背(bei)後(hou)的(de)主要(yao)原因也是因為鋰(li)離(li)子電池(chi)的(de)易燃性。前幾天(tian),《連線(xian)》(WIRED)刊登了一(yi)篇令人(ren)振奮人(ren)心的(de)新聞(wen),文章(zhang)原標(biao)題為Scientists Made a Nearly Invincible Lithium-Ion Battery,文中介紹了美(mei)國科(ke)學家制造(zao)出的(de)一(yi)款全新lu)岵豢紗蕕de)鋰(li)離(li)子電池(chi)。

  鋰(li)離(li)子電池(chi),以其(qi)特有(you)的(de)性能(neng)優勢在各種zhi)閾 揭貧 繾由璞鋼械玫狡pu)遍(bian)應(ying)用。大容量(liang)鋰(li)離(li)子電池(chi)也已經(jing)用于對(dui)電動汽車領域(yu),甚(shen)至還將在衛星、航空航天(tian)以及儲能(neng)等方面(mian)得到jie)τ謾H歡er),前幾年卻(que)頻頻爆出三星Note7手zhi)  de)新聞(wen),其(qi)背(bei)後(hou)的(de)主要(yao)原因也是因為鋰(li)離(li)子電池(chi)的(de)易燃性。前幾天(tian),《連線(xian)》(WIRED)刊登了一(yi)篇令人(ren)振奮人(ren)心的(de)新聞(wen),文章(zhang)原標(biao)題為Scientists Made a Nearly Invincible Lithium-Ion Battery,作者DANIEL OBERHAUS在文中介紹了美(mei)國科(ke)學家制造(zao)出的(de)一(yi)款全新lu)岵豢紗蕕de)鋰(li)離(li)子電池(chi)。

  鋰(li)離(li)子電池(chi)幾fu)hu)重新塑造(zao)了整個現代世(shi)界(jie)。無論是手zhi) 始ji)本電腦(nao),還是電子you)獺 綞 擔 ta)都是其(qi)可重復充(chong)電電子組件中的(de)核心要(yao)素。

  雖然鋰(li)離(li)子電池(chi)的(de)電能(neng)儲存效果較優,同時具(ju)有(you)高能(neng)量(liang)密度,但這(zhe)並不能(neng)說(shuo)明它(ta)是完美(mei)的(de)選擇。因為制造(zao)鋰(li)離(li)子電池(chi)必須依(yi)靠有(you)毒(du)易燃材料,所以即便是最小的(de)缺陷,都可能(neng)會導致有(you)關設備的(de)爆炸。

  一(yi)組由約翰霍普(pu)金斯(si)大學應(ying)用物理(li)實驗室(Johns Hopkins Applied Physics Laboratory)的(de)物理(li)學家組成的(de)研(yan)究人(ren)員(yuan)認(ren)為,針對(dui)現有(you)的(de)鋰(li)離(li)子電池(chi)安全問題,完全有(you)能(neng)力進一(yi)步改進。

  過去(qu)五年以來,他們也一(yi)直(zhi)在研(yan)發一(yi)款看似不會出現安全問題的(de)新型鋰(li)離(li)子電池(chi)。2017年,他們連同馬里蘭大學(University of Maryland)的(de)研(yan)究人(ren)員(yuan),共同推(tui)出了一(yi)款可以切割(ge)、射擊、彎曲甚(shen)至浸泡的(de)新型鋰(li)離(li)子電池(chi),而(er)且yi)鼓neng)保持(chi)其(qi)持(chi)續放電。

  2019年底,約翰霍普(pu)金斯(si)大學的(de)團隊還進行了進一(yi)步改良升級,使這(zhe)款電池(chi)具(ju)有(you)防火性能(neng),並且將其(qi)電壓也提高到了與同等商業(ye)產品相當的(de)水平。當然,這(zhe)可能(neng)也會讓三星公(gong)司十足嫉(ji)妒。

  該(gai)應(ying)用物理(li)實驗室負(fu)責這(zhe)項研(yan)究的(de)高級科(ke)學家康斯(si)坦提諾絲·格(ge)拉索潑羅(luo)斯(si)(Konstantinos Gerasopoulos)稱,要(yao)制造(zao)這(zhe)款堅不可摧的(de)電池(chi),其(qi)核心nao)謨詰緗庖海 叢詰緋chi)的(de)正(zheng)負(fu)極(ji)之間起(qi)傳導離(li)子作用的(de)化學混合物。

  當你在使用鋰(li)離(li)子電池(chi)時,帶電鋰(li)粒子會穿過電解液的(de)阻礙,從(cong)電池(chi)一(yi)端shuo)de)陽極(ji)(負(fu)極(ji))到達另一(yi)端shuo)de)陰極(ji)(正(zheng)極(ji)),並在其(qi)中產生(sheng)化學反cong)Α sheng)能(neng)量(liang)。

  該(gai)應(ying)用物理(li)實驗室ye)de)材料科(ke)學項目(mu)經(jing)理(li)杰夫(fu)·馬蘭奇(Jeff Maranchi)稱,大多數鋰(li)離(li)子電解液都是易燃鋰(li)鹽和有(you)毒(du)液體的(de)混合物,這(zhe)意味著“如(ru)今的(de)鋰(li)離(li)子化學行業(ye)中,存在著潛在的(de)災(zai)難風險”。

  如(ru)果這(zhe)種將電池(chi)陽極(ji)與陰極(ji)分zhi)艨 de)可滲透阻礙損壞的(de)話,那就會造(zao)成短路,同時產生(sheng)大量(liang)熱(re)量(liang)。當所有(you)這(zhe)些熱(re)量(liang)接(jie)觸到電池(chi)中富氧陰極(ji)旁的(de)極(ji)度易燃材料(如(ru)鋰(li)離(li)子電解液)後(hou),那你手上就會拿著一(yi)個燃燒著的(de)電子設備。

  水性電池(chi)可以yuan) mian)所有(you)的(de)這(zhe)些問題,畢竟(jing)電解液本來就是水性的(de),因此既不易燃又zhi)薅du)。雖然水性電池(chi)已經(jing)存在了大約25年了,但其(qi)功效實在太弱,所以也起(qi)不到太大作用。

  該(gai)應(ying)用物理(li)實驗室所發現的(de)是,如(ru)果增加鋰(li)鹽wen) 齲 ?醫 緗庖河胍yi)種聚(ju)合物(一(yi)種看起(qi)來像極(ji)度re)崛淼de)塑料的(de)材料),他們就可以將電勢從(cong)1.2伏提高到4伏,達到jie) 逃蔑li)離(li)子電池(chi)同等的(de)水平。

  當格(ge)拉索潑羅(luo)斯(si)和他的(de)同事們將一(yi)款商用電池(chi)的(de)陽極(ji)與陰極(ji)與這(zhe)個像塑料的(de)電解液相連接(jie)後(hou),他們成功地制造(zao)出了一(yi)款市面(mian)上從(cong)來沒見過的(de)鋰(li)離(li)子電池(chi)。

  這(zhe)個電池(chi)外(wai)觀透gai)鰨 ju)有(you)隱形眼鏡的(de)柔韌(ren)性,同時無毒(du)且不易燃,無論是制作和使用,都可以在露天(tian)沒有(you)外(wai)殼的(de)情況下進行。除此之外(wai),它(ta)還能(neng)承受幾fu)hu)任何一(yi)種“虐(nuenue)待”。

  該(gai)mei)釗 碌緋chi)核心的(de)電解液,是由鋰(li)鹽和不易燃燒或(huo)爆炸的(de)柔軟塑料型材料的(de)混合物而(er)成。

  在針對(dui)這(zhe)款電池(chi)的(de)測試過程中,該(gai)應(ying)用物理(li)實驗室團隊嘗試過將樣本浸入鹽水中、用剪(jian)刀剪(jian)開、使用mei)掌qi)炮模擬彈道沖擊,最後(hou)還用火點(dian)燃。在每(mei)輪(lun)測試zai)校 緋chi)一(yi)直(zhi)保持(chi)著正(zheng)常放電。在其(qi)中一(yi)項用火點(dian)燃測試後(hou),實驗人(ren)員(yuan)將燒焦部分zhi)諧 S嗖糠秩reng)然正(zheng)常使用了約100小時。

  馬蘭奇還稱,這(zhe)種新型的(de)水性電池(chi)也不只(zhi)存在並于實驗室中,其(qi)團隊已經(jing)在接(jie)觸多名未公(gong)開身份的(de)制造(zao)商。這(zhe)些制造(zao)商表示,他們qiang)梢鄖崴傻亟 zhe)款全新化學材料及形狀(zhuang)因素融(rong)入至現有(you)的(de)鋰(li)離(li)子電池(chi)生(sheng)成線(xian)上。據馬蘭奇稱,不用兩年時間,它(ta)就可以投入商用市場,甚(shen)至能(neng)運用到之前未曾涉及過的(de)領域(yu)之中。

  因為其(qi)柔韌(ren)性的(de)優勢,所以也可以將其(qi)集成至liang)紗┐韉繾由璞鋼校 shen)至最後(hou)還可以zai)苯jie)植入到衣服縴維中。

  其(qi)在強(qiang)度和耐用等方面(mian)的(de)優勢,也暗示了其(qi)可以在許多軍事和科(ke)技應(ying)用中的(de)新用途,比re)ru)無人(ren)駕駛水下航行器,無人(ren)機以及衛星等。

  當然,目(mu)前這(zhe)款電池(chi)也存在一(yi)些技術障(zhang)xi)  熱(re)ru)增加水性電池(chi)同樣面(mian)臨的(de)充(chong)電周期問題。通常而(er)言,智(zhi)能(neng)手zhi)de)電池(chi)可以實現超過1000次充(chong)放次數,但這(zhe)款新型電池(chi)卻(que)在充(chong)放次數到100次過後(hou),就會出現電勢能(neng)的(de)損失。

  格(ge)拉索潑羅(luo)斯(si)說(shuo),針對(dui)電解液化學性zai)實de)微調,可能(neng)會提供新的(de)解決方案。

  到那時候,會爆炸的(de)電子設備可能(neng)就將不復chuang)嬖 #ㄒ胝俊一(yi))

(責編︰)

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