科學家們開發(fā)出更安全 更耐用的鋰離子電池 可在極端條件下運行

鋰離子電池已成為消費電子，軍事和航空航天系統(tǒng)的首選儲能方法。但是，與鋰離子電池中使用的有機電解質(zhì)相關的潛在安全隱患仍然是一個持續(xù)關注的問題。

還記得幾年前那些爆炸滑板的報道嗎?這些自發(fā)電燃燒背后的罪魁禍首是低質(zhì)量的鋰離子電池，它含有高度易燃，有毒和對濕度敏感的電解質(zhì)。

但約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的一組科學家與馬里蘭大學和陸軍研究實驗室的研究人員合作開發(fā)了一種新型柔性鋰離子電池，該電池無危險，可在極端條件下運行，包括切割，淹沒和彈道沖擊。

在他們的論文“高能量和功率密度的柔性水性鋰離子電池”中，科學家們在上個月在線發(fā)表的“ 先進材料 ”雜志上描述了他們的工作，該工作建立在一種新型的高濃度水基電解質(zhì)上，稱為“ “鹽水”，可以解決傳統(tǒng)鋰離子電池的不穩(wěn)定性問題。

該團隊使用極少的包裝在露天操作他們的柔性鋰離子電池，只使用一些電子絕緣的耐熱膠帶將其保持在適當?shù)奈恢?。在他們的演示中，電池為顯著的電機負載供電，沒有任何安全問題。為了展示完全的安全潛力，該團隊在電池運行期間進行了一系列測試，包括切割，將其浸入海水中，并在APL設施進行彈道測試。傳統(tǒng)的鋰離子電池無法實現(xiàn)這些測試。

令人印象深刻的是，這些濫用測試不僅沒有造成災難性的失敗，而且電池仍保持其性能，即使在受損并完全暴露在空氣和水中時也能繼續(xù)為負載供電。

鹽水電解質(zhì)的非凡安全性源于這樣的事實：水與高濃度的鹽強烈結(jié)合，并且電解質(zhì)略微疏水 - 意味著它排斥水。

該團隊正在尋找機會來轉(zhuǎn)變技術，使其可供軍方使用。

“我們希望展示這項技術在實際應用中的真正含義，”APL高級研究科學家兼首席研究員Kostas Gerasopoulos表示。“特別是對于我們的軍隊，我們的[士兵]在任務期間暴露于極端條件和環(huán)境中，保持安全和性能的能力是前所未有的，”

目前這一代柔性電池具有相當大的潛力，但它們?nèi)蕴幱谠碗A段。

“我們希望進一步增加[ 電解質(zhì) ] 的穩(wěn)健性和電池的能量密度，”Gerasopoulos說。“這項工作雖然證明了我們可以制造安全的鋰離子電池的概念，可以在機械濫用中存活下來。”