液態(tài)電解質(zhì)電池的手機(jī)存在燃燒和爆炸隱患
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-18 16:22
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硼酸鎂還是一種無污染、低毒性的阻燃劑，可增加防火碳層的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)通常由六氟磷酸鋰及易燃易爆的碳酸亞乙酯和碳酸二甲酯構(gòu)成，使用液態(tài)電解質(zhì)的手機(jī)、汽車等儲(chǔ)能設(shè)備存在燃燒和爆炸的安全隱患。
根據(jù)之前的消息，馬里蘭大學(xué)的研究人員在一種新的水和鋅基電池上取得重大突破，或?qū)⒃谖磥碛糜谑謾C(jī)電腦等消費(fèi)產(chǎn)品。這種電池具有安全，大電量，壽命長的特點(diǎn)，其安全性大大提高，同時(shí)在電量密度和壽命方面也超越鋰離子電池。
隨著手機(jī)電腦等數(shù)碼產(chǎn)品快速發(fā)展，電池產(chǎn)業(yè)似乎沒有太大的變動(dòng)，但是今年頻由電池技術(shù)曝光，希望它們?cè)缛沼迷谖覀兩磉叺臄?shù)碼產(chǎn)品上。
一種防燃燒和爆炸的鋰電池，據(jù)悉，新材料制備的鋰電池可彎曲、成本低且更加安全。目前，該技術(shù)已在最新一期美國化學(xué)學(xué)會(huì)《納米快報(bào)》上發(fā)表。
這項(xiàng)新技術(shù)由浙江工業(yè)大學(xué)材料學(xué)家陶新永團(tuán)隊(duì)開發(fā)，他們用摻入硼酸鎂的固態(tài)電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)，陶新永表示無機(jī)的硼酸鎂可提升電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率和機(jī)械性能，有機(jī)聚合物則可維持柔韌性，緩沖電極材料在充放電過程中因體積變化帶來的應(yīng)力，得到穩(wěn)定的電極界面。
近年來，新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，對(duì)電池的要求也越來越高。但現(xiàn)階段商用的鋰離子電池能量密度較低、“升級(jí)版”的鋰硫電池容易自我“耗電”，這些都制約著電動(dòng)汽車和便攜式電子產(chǎn)品等的續(xù)航能力，目前已成為行業(yè)“瓶頸”。在這種情況下，如何制備高性能電池成為行業(yè)研究的重點(diǎn)。
造電池和造房子一樣，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定很重要。據(jù)介紹，由于鋰硫電池在充放電過程中存在“穿梭效應(yīng)”，外部放電，內(nèi)部也跟著“耗電”，導(dǎo)致鋰硫電池的壽命遠(yuǎn)不及鋰離子電池。為此科學(xué)家們嘗試用各種方式“穩(wěn)定”鋰硫電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以減少“穿梭效應(yīng)”的發(fā)生。什么材料可以穩(wěn)定“結(jié)構(gòu)”呢?團(tuán)隊(duì)研究人員想到了木頭的結(jié)構(gòu)，他們將目光瞄準(zhǔn)了世界上第二豐富的天然有機(jī)物，木質(zhì)素。
木質(zhì)素，廣泛存在于植物的木質(zhì)部(負(fù)責(zé)給植物上端運(yùn)輸水和礦物質(zhì)的組織)中，主要作用是通過形成交織網(wǎng)來硬化細(xì)胞壁，起抗壓作用。通過對(duì)天然的木材經(jīng)過一系列的物理化學(xué)處理，可以得到的一種含有木質(zhì)素的有機(jī)纖維。而這種材料可用于充當(dāng)鋰硫電池正極材料的穩(wěn)定抗裂劑，并且化學(xué)穩(wěn)定性高，無毒、無害、無污染，屬于純綠色環(huán)保的產(chǎn)品。
受此啟發(fā)，青島能源所研究人員將木質(zhì)素纖維用于充當(dāng)鋰硫電池正極材料的骨架，并與碳納米管、石墨烯共同組建了一種類似“鋼筋混凝土”結(jié)構(gòu)的鋰硫正極材料，該材料能很好的穩(wěn)定電池內(nèi)部的硫化物進(jìn)而穩(wěn)定電量，并且有較強(qiáng)的柔韌性可以隨意折疊彎曲。同時(shí)，為了使電子能夠更加快速的傳輸?shù)戒嚵螂姵氐恼龢O，研究人員在電池正極片底部增加一層石墨烯薄膜，從而實(shí)現(xiàn)了鋰硫電池的快速充放電。
據(jù)介紹，基于以上研究就制備出的高性能鋰硫電池，其放電容量可接近鋰硫電池的理論容量，同時(shí)電池表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，500圈后容量保持率高達(dá)86.5%。又因?yàn)樵摲椒ê唵巍⒁撞僮?、成本低等?yōu)勢(shì)，將來可進(jìn)行大規(guī)模推廣。
