電子“溢洪道”阻止鋰電池著火

朱崇愷

鋰電池在反復(fù)充電后，會(huì)因陽極上逐漸生長(zhǎng)出針狀結(jié)構(gòu)（鋰晶枝）而失效。隨著時(shí)間的流逝，樹枝狀晶體會(huì)不斷長(zhǎng)長(zhǎng)，最后刺穿隔膜，并在陽極和陰極之間橋接，從而導(dǎo)致內(nèi)部短路。發(fā)生這種情況時(shí)，兩個(gè)電極之間的電子流會(huì)失控，導(dǎo)致電池過熱和失效。

對(duì)新型隔膜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的納米工程師為防止這種情況發(fā)生，開發(fā)了一種安全功能。研究人員岡薩雷斯（Matthew Gonzalez）說：“我們不是要阻止電池發(fā)生故障，而是要使其更加安全，在發(fā)生故障時(shí)不會(huì)著火或爆炸?！币恍┤藢㈦姵匮芯抗ぷ鞯闹攸c(diǎn)放在制造能阻止鋰晶枝穿透的隔膜上，但岡薩雷斯說，這種方法的問題在于，它只能延緩這一過程的時(shí)間，而那些離子仍然需要轉(zhuǎn)移的通道。結(jié)果，當(dāng)鋰晶枝穿透隔膜時(shí)，短路會(huì)更加嚴(yán)重。研究小組為此開發(fā)出了一種新的隔膜來緩解這種情況。

我們可以將電池隔膜與水壩的溢洪道類比。當(dāng)水壩出現(xiàn)故障時(shí)，人們會(huì)打開溢洪道，使部分水以可控的方式流走，這樣當(dāng)大壩破裂，水流溢出時(shí)，就不會(huì)因水量過大而引發(fā)洪水，這也是新隔膜的設(shè)計(jì)思路。隔膜使用部分導(dǎo)電的碳納米管覆蓋，當(dāng)鋰晶枝刺穿隔膜時(shí)，電子會(huì)先通過隔膜被緩慢排出，而不是立即向陰極沖去。