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二氧化硅混合到電解液中:電池變“磚頭” 事故化無形

最近的車禍和航空事故清楚地表明:為大多數便攜設備和電動汽車提供動力的鋰離子電池具有危險性。如果被壓碎或扭曲,電池內分隔電極的多孔塑料薄膜會瞬間斷裂并導致短路,引燃鋰電解液。

現在,借鑒兒童作家“蘇斯博士”的想法,美國田納西州橡樹嶺國家實驗室化學家Gabriel Veith和同事或許找到了一個解決方案:歐不裂。

如果用足夠的力量撞擊,這種由玉米淀粉和水組成的液體混合物(得名于一本經典的美國兒童讀物)的表現會像固體一樣。在為自己的孩子混合歐不裂時,Veith有了個想法:用二氧化硅取代玉米淀粉,將其混合到鋰離子電池的電解液中從而產生變化,在撞擊時從易燃的液體變為惰性固體。用化學術語說,它被稱為剪切增稠液。

其中的關鍵是找到合適的二氧化硅。其他實驗室曾嘗試過不規則形狀和桿狀的二氧化硅顆粒,正如研究人員今年早些時候在《應用材料與界面》雜志中描述的那樣,而Veith團隊則轉向了一種已有幾十年歷史的技術,即共沉淀過程,以制造出完美的圓形二氧化硅納米顆粒,它通常用于在人體細胞內輸送藥物。Veith說,這樣的圓顆粒能夠組成更強的屏障,而且它們更容易制作。

“你不必重新發明電池生產線,因為它與目前的制造技術兼容。”他說。

但這種新型黏性物質不能像普通液體電解質那樣注入電池,因為簡單的噴射就能使它變成固體。Veith團隊發現了一種解決辦法,即將二氧化硅顆粒預先放置在塑料分離膜內,在此之后注入液體電解質。這種“歐不裂”不僅能在受到沖擊時變成固態,而且比之前測試過的產品更容易制造、更堅固。

與所有剪切增稠液一樣,橡樹嶺歐不裂(已經獲得安全抗沖擊電解液方面的專利)在被撞擊后幾秒鐘又會變回液體,并且仍然可以在電極之間產生熾熱的反應。Veith團隊正在開發一個可以變成固體且保持該狀態的版本。他指出,這種材料可以用于軍用夾克,當被子彈擊中時,它可以從可穿戴電池轉變為救生鎧甲。經過監管審查后,橡樹嶺團隊預計,他們的技術將從規避最小風險的應用開始,在幾年內應用到電池中。

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    【責任編輯:陳語】
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