防爆新招!斯坦福大學(xué)給鋰電池內(nèi)置“滅火器”
2016 年鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的 Note 7 炸機(jī)門,從一開始的幾個(gè)爆炸案例,到航空公司的全面封殺,再到三星全部召回銷毀,相信讓不少人仍心有余悸,睡前把手機(jī)放得老遠(yuǎn)。
不過(guò),其實(shí)生活中鋰電池?zé)o處不在。不只我們常用的手機(jī)、筆記本電腦,小到我們手上的可穿戴設(shè)備,大到上下班通勤的電動(dòng)汽車,都有鋰電池的身影。
除了三星事故,其實(shí)像特斯拉,也有過(guò)數(shù)次汽車自燃的案例。而最近,iPhone 電池也被懷疑是 2016 年埃及航空墜毀航班 MS804 的失事原因。
看起來(lái)這么不安全,為什么還要用鋰電池?
相比起其他電池,鋰電池有不少優(yōu)點(diǎn):
重量輕
能量密度高
使用壽命長(zhǎng)
無(wú)記憶效應(yīng)
其實(shí),電池制造商也意識(shí)到鋰是一種十分活躍的金屬,所以在鋰電池中設(shè)定了不少保護(hù)機(jī)制。如鋰電池中的保護(hù)電路,控制芯片一偵測(cè)到不規(guī)則,就會(huì)自動(dòng)切斷電源。
(Source:Toyota)
大部分手機(jī)采用的鋰離子電池,充放電其實(shí)就是鋰離子在陰陽(yáng)極之間流動(dòng)的過(guò)程。而在陰陽(yáng)極之間,有一塊隔離膜將兩極隔開,避免短路。一旦短路,就會(huì)出現(xiàn)爆炸情況了。
為了避免同樣事件再次發(fā)生,LG G6 就采用全新的散熱系統(tǒng),避免電池過(guò)熱。還有其他方法提高鋰電池的安全性嗎?
來(lái)自斯坦福學(xué)霸的新思路
最近,斯坦福大學(xué)的專家們,就提供了一個(gè)新想法。與其在避免事故上下工夫,不如先預(yù)想最壞的情況,然后將事故造成的破壞控制到最小。
(Source:Ars Technica)
一般來(lái)說(shuō),最常見(jiàn)的隔離膜材料為聚乙烯,而團(tuán)隊(duì)打算打造一個(gè)新的隔離膜來(lái)代替。這個(gè)隔離膜由超細(xì)纖維組成,中間有一層聚合物(PVDF-HFP)的保護(hù)殼,包裹阻燃劑 TPP。
增加保護(hù)殼的目的,是為了防止阻燃劑滲透進(jìn)電池的電解質(zhì)中,進(jìn)而影響電池的表現(xiàn)。
(Source:Ars Technica)
一旦溫度到達(dá)攝氏 160 度,聚合物保護(hù)殼就會(huì)融化,釋放出包裹的阻燃劑到電解質(zhì)中,防止電池燃燒。如上圖,阻燃劑 TPP 僅用了 0.4 秒就將火源撲滅了,相當(dāng)于內(nèi)建一個(gè)“滅火器”。
這會(huì)是未來(lái)的鋰電池嗎?
從根本上說(shuō),這個(gè)技術(shù)沒(méi)有提升鋰電池的效能,只是讓鋰電池更安全。而更薄、能量密度更高、壽命更長(zhǎng),才是未來(lái)電池的趨勢(shì)。
可以預(yù)見(jiàn)的是,相比手機(jī)工業(yè),快速發(fā)展的電動(dòng)汽車工業(yè)更急需電池技術(shù)的突破性進(jìn)展。拋開鋰電池以外,新材料電池或許才更讓人期待。