什么材料可以防止鋰電池過熱爆炸？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-26 09:32
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一種可以預(yù)防電池在使用過程中過熱的新材料問世了，利用這種材料生產(chǎn)的車載鋰電池會比以前更安全。
這種新型聚合材料可以避免以后再發(fā)生類似去年那種因電池爆炸而導致筆記本電腦鋰電池大規(guī)模召回的事件。新型材料可以增強電池的安全性，為以后鋰電池廣泛應(yīng)用于混合和電動車輛掃清道路。
由于鋰電池比其他替代電池產(chǎn)品小巧輕便，因此被用于筆記本電腦。它還可以替代貯氫鎳合金電池用于車載蓄電池領(lǐng)域，這樣既可以節(jié)省空間，也可以減輕重量以提高燃料的經(jīng)濟性。但是到目前為止它們還沒有被廣泛應(yīng)用于汽車電池領(lǐng)域，其中安全問題也是部分原因。
當電池由于充電過度或者內(nèi)部電極相碰導致短路時就會過熱，從而導致電池爆炸燃燒。雖然筆記本電腦起火燃燒是很危險的，但是這種設(shè)備的電池一般只有幾個電池芯。車載電池組中包含了成千上萬個電池芯，一旦起火燃燒后果會嚴重得多。
去年，由于在生產(chǎn)過程中大量電池芯中意外殘留了一些金屬微粒，結(jié)果導致蘋果和戴爾等多家大型筆記本電腦廠商召回了數(shù)百萬件筆記本電腦電池。在極少數(shù)情況下，這些金屬微?？梢源┻^電池內(nèi)部防止正負電極相碰的塑料薄膜。這樣就會導致電池過熱，從而導致電池內(nèi)部的分隔層失效而進一步出現(xiàn)更多短路現(xiàn)象，令過熱的情況繼續(xù)惡化。達到一定的溫度之后，電極材料就會分解而放出氧氣，電池過熱的速度就會更快，*終導致爆炸和起火。
?？松突す荆ㄈ毡荆┢煜碌姆种C構(gòu)東燃化學（TonenChemical）公司的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種全新材料制成的隔離層，它可以更有效地防止電池過熱。美國新墨西哥Albuquerque的Sandia國家實驗室（SandiaNationalLaboratories）的*技術(shù)開發(fā)項目經(jīng)理彼得羅斯說，這種新型材料可以減緩反應(yīng)的時間，在電池過熱爆炸起火之前讓它冷卻下來。Sandia國家實驗室現(xiàn)在正在測試新隔離層的安全性。
隔離層是由電絕緣材料制成，它上面有一些小孔以便在電池充電和放電過程中讓鋰離子在電池電極之間游動。隔離層在達到一定溫度即130攝氏度左右時會開始軟化。這樣它上面的小孔就被關(guān)閉了，切斷了電極之間的電流。在通常情況下，這樣就可以防止電池繼續(xù)過熱。但是如果電池的溫度繼續(xù)上升，隔離層材料就會完全融化碎裂而導致大量電流短路，然后電池就會加速變熱，如果電池溫度超過180攝氏度，電極材料就會開始分解，釋放出氧氣而導致電池電極起火和電池爆炸。
傳統(tǒng)隔離層在溫度超過150攝氏度之后就會破裂，但是新型材料在溫度達到190攝氏度以前都可以保持穩(wěn)定。羅斯說，這樣新隔離層就可以防止出現(xiàn)大量電流短路現(xiàn)象，從而防止電池加速過熱而導致爆炸。
新隔離層的性能更加穩(wěn)定是因為它加入了不止一種高聚物，其中一種高聚物在130攝氏度左右會軟化而切斷電流，而另一種高聚物可以保證隔離層不受損傷以防止短路。Tonen公司研發(fā)經(jīng)理KoichiKono說，由于只要對現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進行改造就能夠生產(chǎn)這種新材料，因此它很快就能開始批量投產(chǎn)并推出市場。他說：“我們已經(jīng)準備好了商業(yè)化生產(chǎn)。”
其他一些公司也一直在開發(fā)確保鋰電池更安全的替代材料，包括使用不同電極材料或者不可燃的電解質(zhì)，或者在電池中增加一層陶瓷材料的薄層以保證電極之間不會短路。雖然陶瓷可以耐高溫，但是它們是否能夠整合到生產(chǎn)過程中以及那么做的成本是否太過昂貴等問題仍有待解決。羅斯說：“目的是讓電池慢慢失效而不發(fā)生爆炸。”
