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研究人员重新设计锂电池集流元件,减轻电池重量以提高效率

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新闻中心
作者:
百度新闻
来源:
2020/10/20 09:40
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【摘要】:
长期以来,提高电池的性能都是科学家努力的方向。其中,锂离子电池有一对电流收集器,它与设备的两个电极一起工作,以分配流向任意方向的电流。通常,集电器由铜箔或铝箔制成,这使它们成为电池质量最大的部件之一,有时甚至占到整个装置重量的50%。因此,通过这些部件的改变,使电池重量更轻,可以获得相当大的性能改进。这将使它们每单位重量储存更多的能量,这将减少电动汽车必须携带的负载,例如,允许它们在每次充电时行驶

长期以来,提高电池的性能都是科学家努力的方向。

其中,锂离子电池有一对电流收集器,它与设备的两个电极一起工作,以分配流向任意方向的电流。通常,集电器由铜箔或铝箔制成,这使它们成为电池质量最大的部件之一,有时甚至占到整个装置重量的50%。

因此,通过这些部件的改变,使电池重量更轻,可以获得相当大的性能改进。这将使它们每单位重量储存更多的能量,这将减少电动汽车必须携带的负载,例如,允许它们在每次充电时行驶更远。

此前,研究人员更多通过调整电流收集器,使其更多孔或更薄,来作为一种减轻重量的方法。但这也同时导致电池更加脆弱,化学不稳定,或者需要通过添加更多的电解质材料来补偿,这使得电池的成本更高。

现在,来自斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的研究小组在《自然能源》杂志上宣布了其重新设计的锂离子电池集流元件,成功减轻了电池重量,使其不仅效率更高,而且更耐火灾。

研究人员重新设计锂电池集流元件,减轻电池重量以提高效率

这项重新设计的锂离子电池集流元件是用区别于此前的一种完全不同的材料制成的。具体来说,研究人员用一种叫做聚酰胺的轻质聚合物与另一种叫做磷酸三苯酯(TPP)的阻燃剂结合在一起,然后在每一面涂上一层非常薄的铜片。

随后,研究小组进行了实验,以评估电池的可燃性,并且以一些以目前市面上可买到的集电器为对比。

结果发现,当暴露在明火中时,使用当今商业电流收集器(最上面一排)制造的锂离子袋电池着火并剧烈燃烧,直到电解液全部烧尽。装有新型阻燃收集器的电池(下排)产生微弱的火焰,几秒钟内熄灭,即使科学家试图重新点燃电池,也不会再次燃起。

研究人员表示,如果这项技术被采用,可以解决电池研究的两个主要目标:扩大电动汽车的行驶范围;减少笔记本电脑、手机和其他设备起火的危险。显然,当电池充电速度过快时,这一点尤为重要,这会造成更多可能导致火灾的电池损坏。

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