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新型锂电池自行修复磨损 延长寿命

导读: 这种化合物是一种液体金属合金,这样,那些微观裂缝在阳极中就可被填满,从而恢复电流,这样就修复了锂离子电池,并有可能延长其使用寿命。

  伊利诺斯大学(University of Illinois)的科学家相信,他们偶然获得了一项突破,最终可能促成开发一种锂离子电池,这种电池就像人体的某些部分,实际上可以自行修复本身的损伤。

  研究人员采取措施,更深入地了解可充电的锂离子电池,这种电池用于一些日常用的物品,比如手机,笔记本电脑和数码相机,他们发现,这些电池往往会退化,随着时间的推移就会这样。

  斯科特•怀特(Scott White)是伊利诺伊大学的材料工程师,他说:“有许多不同类型的退化会发生,修复这种退化可以帮助我们制备更持久的电池。”怀特声称,锂离子电池的阳极充电时会膨胀,放电周期就会收缩,这种阳极最终会出现裂缝,而且经过一段时间,就会导致电池失效。

  经过广泛的测试,伊利诺斯大学的科学家发现,植入微小的自我修复型聚合物,就植入石墨阳极,撕开并释放铟镓砷化物(indium gallium arsenide),这种化合物是一种液体金属合金,这样,那些微观裂缝在阳极中就可被填满,从而恢复电流,这样就修复了锂离子电池,并有可能延长其使用寿命。

  损坏的电池,或者会有短路发生在组成部分之间,这就可能出事故,而不仅仅是缩短使用寿命。失去控制的电流我们已经知道会形成发热点,并引起熊熊烈火。

  “这不是一个普遍的现象,但是当它发生的时候,后果就严重了,”怀特说。电池火灾已促使笔记本电脑召回,戴尔和惠普都发生过,美国交通部提出了更严格的规则,以规范货运飞机运输大批量锂离子电池。

  为了防止这种类型的故障,怀特开发了第二种类型的微型球,制备采用的是固体聚乙烯(polyethylene),这是一种便宜和广泛使用的塑料。少量的这种微型球嵌入阳极和其他电池组件,功能上就可以作为一种安全的保险开关。如果温度在电池内部上升,超过105° C,这种微型球就会融化,进入薄层的绝缘材料,切断电流,防止火灾。

  “我们已经测试了这一点,用的是实际电池,”怀特说,他的研究是由美国能源部资助。“效果很好。”他说,这种安全特性有益于市场上新兴的电动汽车

  “锂离子电池将继续成为实用的技术,在未来10至15年都会用于电动汽车,”克里斯汀?佩尔松(Kristin Persson)说,他是加利福尼亚州(California)劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的,他正在寻求一种新的电池材料,不仅具有更好的能量存储,而且也可以避免传统电池的一些缺陷。他说:“至少需要那么长的时间来开发新的材料。”

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