為了讓鋰離子電池更安全，最近國(guó)外研究人員提出了一種新穎的解決方案：通過(guò)一種液體電解質(zhì)在撞擊時(shí)變得堅(jiān)固。電解液可以防止電池在發(fā)生碰撞或嚴(yán)重下落時(shí)溫度升高并起火燃燒爆炸。團(tuán)隊(duì)的開(kāi)發(fā)人員說(shuō)，這種新技術(shù)可以在電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)上節(jié)省不少成本，而且很容易使用。

　　鋰離子電池包含兩個(gè)電極，由薄塑料片隔開(kāi)，浸入液體電解質(zhì)中。如果塑料分離器斷裂，電極就可以“觸碰”，短路并加熱，這可能會(huì)導(dǎo)致?lián)]發(fā)性液體電解質(zhì)起火。

　　多年來(lái)，研究人員一直在嘗試用不易燃的固體電解質(zhì)使電池更安全。但是這些固體，通常是塑料或陶瓷，不會(huì)像液體那樣導(dǎo)電。一些小組也在用類似于半固體電解質(zhì)和玻璃電解質(zhì)制造電池。

　　Gabriel Veith和他在橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的同事們制造了一種通常是液體的電解質(zhì)，但在受到壓力時(shí)卻變成了固體。因此，如果電池被壓碎或滲透，電解液會(huì)變硬，使電極無(wú)法接觸。研究人員正在波士頓舉行的美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)議上展示他們的研究成果。

　　這種新型電解液的配方很簡(jiǎn)單。Veith的靈感來(lái)自于被稱為剪切增稠液體的材料。它一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子是玉米淀粉和水的融合，有一種專業(yè)術(shù)語(yǔ)稱為“oobleck”。當(dāng)你用某種力擊打“oobleck”時(shí)，它會(huì)變得很厚，感覺(jué)很硬，主要是因?yàn)橛衩椎矸垲w粒聚集在一起。

　　Veith和他的同事們?cè)趥鹘y(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)中加入了200納米寬的二氧化硅顆粒，這是一種稀溶液的鋰鹽溶液。硅納米粒子聚集在新的電解液中，使之成為堅(jiān)硬的固體，而不僅僅是一層厚厚的液體。這種方法的關(guān)鍵是控制納米粒子的大小。“我們發(fā)現(xiàn)粒子的大小必須非常、非常均勻，”Veith說(shuō)。“我們說(shuō)的是正負(fù)一納米范圍內(nèi)。”研究人員使用一種高度控制的化學(xué)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了幾乎相同的粒子。

　　他說(shuō)只要電池處于緊張狀態(tài)，這種材料就會(huì)保持固態(tài)。作為額外的好處，硅還可以吸收熱量，所以電解質(zhì)不會(huì)輕易著火。

　　在實(shí)驗(yàn)室里，用新的固化電解質(zhì)測(cè)試的電池的表現(xiàn)與充滿液體的電池大致相同。硅納米顆粒確實(shí)降低了電解液的導(dǎo)電能力，從而降低了電池的容量，減緩了充電速度。電池的容量是用C的速率來(lái)測(cè)量的，1C是電池在1小時(shí)內(nèi)充電或放電的能力，2C在30分鐘內(nèi)充滿電。Veith說(shuō)：“我們的電池可以很好地工作到2C，這對(duì)大多數(shù)電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)都是足夠勝任的。”

　　與改用固體電解質(zhì)相反，硅質(zhì)電解質(zhì)可以融入當(dāng)前的電池制造工藝中。它首先需要將塑料分離器裝入硅納米顆粒，并將液態(tài)電解質(zhì)注入準(zhǔn)備好的細(xì)胞中。然后硅就會(huì)擴(kuò)散到電解液中。Veith說(shuō)：“這是一種完善技術(shù)，而不需要更換工廠的生產(chǎn)線。”