新電解質可實現電池自我修復
光伏產業網訊
發布日期：2020-02-01
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新電解質可實現電池自我修復
鋰離子電池因內部經常短路而“臭名昭著”，因為內部短路會點燃電池的液體電解質，導致電池爆炸從而引發火災。近日，美國伊利諾伊大學的工程師開發出一種基于聚合物的固態電解質，這種電解質能有效解決上述問題，可以幫助制造商生產可回收的、自我修復的商用電池。研究成果已發表于《美國化學會志》。
研究人員說，隨著鋰離子電池經歷多個充電和放電循環，它們會形成微小的樹枝狀固態鋰，稱為樹枝狀晶體。這些結構會縮短電池壽命，造成熱點和短路，有時會變得足夠大而刺穿電池的內部部件，從而導致電極和電解液之間發生爆炸性化學反應。
研究人員表示，他們新開發的是一種網絡聚合物電解質，其在受損后可以自我修復，而且材料可以實現在不使用苛刻的化學物質或高溫的情況下循環使用。與線性聚合物相比，這些網絡在加熱時會變硬，從而可以最大程度地減少枝晶問題。并且，由于其自愈性，在損壞后還可以恢復導電性。
“大多數聚合物需要強酸和高溫才能分解，我們的材料在室溫下溶于水，是一種非常節能環保的工藝。”論文第一作者、伊利諾伊大學材料科學與工程學教授克里斯托弗·埃文斯說，他們的發明是迎合了陶瓷或聚合物等固體材料取代鋰離子電池中液態電解質的潮流，解決了電池在經歷多次充放電循環后產生樹枝狀結構的問題。
不過，埃文斯也承認，要與目前使用的電池相媲美，還需要一定的過程。他認為，這項工作為其他人提供了一個有趣的測試平臺，“我們在聚合物中使用了一種非常特殊的化學物質和動態鍵，但我們認為這個平臺可以進行重新配置，從而與許多其他化學物質一起使用，調整傳導率和機械性能”。