电池变“砖头” 事故化无形

照片来源:约瑟夫·卡什马雷克/美联社照片

最近的汽车和航空事故清楚地表明，为大多数便携式设备和电动汽车提供动力的锂离子电池是危险的。如果压碎或扭曲，分隔电池电极的多孔塑料薄膜会立即破裂并导致短路，点燃锂电解质。

现在，借助儿童作家“苏斯博士”的想法，化学家加布里埃尔·维特和他在田纳西州橡树岭国家实验室的同事们可能找到了解决办法:欧洲不会分裂。

如果用足够的力量击打，这种玉米淀粉和水的液体混合物(以经典的美国儿童书籍命名)将表现得像固体一样。当维特为他的孩子混合欧洲时，他有了一个想法:用二氧化硅代替玉米淀粉，并将其混合到锂离子电池的电解液中，在受到冲击时从易燃液体变成惰性固体。在化学术语中，它被称为剪切增稠流体。

关键是找到合适的硅石。其他实验室也尝试过不规则形状和棒状的二氧化硅颗粒，正如研究人员在今年早些时候的《应用材料与界面杂志》上所描述的那样，而维特的团队则转向了一种有着几十年历史的技术，即共沉淀工艺，来生产完美的圆形二氧化硅纳米颗粒，这种颗粒通常用于在人体细胞中输送药物。Veith说这种圆形粒子可以形成更强的屏障，而且更容易制造。

“你不必改造电池生产线，因为它与当前的制造技术兼容。”他说。

然而，这种新的粘性物质不能像普通的液体电解质一样注入电池，因为它可以通过简单的注射变成固体。Veith的团队通过在注入液体电解质之前将二氧化硅颗粒放入塑料分离膜中找到了解决方案。这种“欧洲不开裂”不仅可以在受到冲击时变得坚固，而且比以前测试过的产品更容易制造和坚固。

像所有的剪切增稠液体一样，橡树岭欧洲不会破裂(它已经获得了安全抗冲击电解质的专利)，并且在受到冲击后几秒钟内会变回液体，并且仍然可以在电极之间产生热反应。Veith的团队正在开发一种能够变得坚固并保持这种状态的版本。他指出，这种材料可以用于军用夹克，当被子弹击中时，可以从可穿戴电池变成救生装甲。经过监管审查，橡树岭团队预计，他们的技术将在几年内用于电池，从避免最小风险的应用开始。(冯伟伟)

相关论文:DOI: 10.1126/scienceaav1789

中国科学新闻(2018-08-28第二版国际版)