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鋰電池解決安全續(xù)航問題已經(jīng)可以用“冰”
時(shí)間: 2018-01-25 22:39
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大家都了解，移動(dòng)設(shè)備近幾年來在電池續(xù)航問題上進(jìn)入了瓶頸期，各大鋰電池廠家不得不通過增大電池容量來解決這個(gè)問題，不過增大容量這種方案不是長久之計(jì)，三星Note7的爆炸無疑
大家都了解，移動(dòng)設(shè)備近幾年來在電池續(xù)航問題上進(jìn)入了瓶頸期，各大鋰電池廠家不得不通過增大電池容量來解決這個(gè)問題，不過增大容量這種方案不是長久之計(jì)，三星Note7的爆炸無疑給整個(gè)鋰電池產(chǎn)業(yè)劈頭澆了一盆冷水。不過，有決心創(chuàng)新改變的研究人員始終沒有放棄，終于在最近發(fā)現(xiàn)了一種新的解決方案，那就是冷凝法，這種方法，能保證鋰電池安全的情況下提升續(xù)航能力，并且可以彎曲，能夠充分適應(yīng)為了可能出現(xiàn)的可彎曲移動(dòng)設(shè)備。
那么冷凝發(fā)到底是什么？其實(shí)很簡單，就是用冰模板（ice-templating）垂直對齊電池內(nèi)固態(tài)電解質(zhì)架構(gòu)，增強(qiáng)導(dǎo)電性。這種新型電池的誕生也正好為概念中的柔性智能手機(jī)和平板電腦鋪路。
眼下，市場上可重復(fù)充電的鋰電池用的液體電解質(zhì)高易燃性，極易造成安全問題，去年 Note 7 事故元兇就是它。因此，哥倫比亞大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院決定嘗試使用固體電解質(zhì)來代替易燃的液體電解質(zhì)。
由于傳統(tǒng)液體電解質(zhì)極易燃燒，他們使用冰模板讓陶瓷固體電解質(zhì)呈現(xiàn)出垂直對齊的柱狀架構(gòu)，使用陶瓷固體電解質(zhì)的電池明顯更安全且導(dǎo)電性更強(qiáng)。這種電池的制作方法也是很稀奇的，制作時(shí)，先在底部加入陶瓷顆粒并冷卻水性溶液，隨后讓冰層生長，擠出一部分已結(jié)冰的水性溶液，讓陶瓷顆粒在電池中成為主流。最后，營造一個(gè)真空環(huán)境讓冰升華為汽態(tài)，這樣就完成了搭建垂直對齊架構(gòu)。搞定垂直對齊架構(gòu)后，需要與聚合物相結(jié)合，后者是一種由許多重復(fù)子單元組成的大分子，這樣就能為電解質(zhì)提供機(jī)械支撐并更富有柔韌性。
科大材料科學(xué)和工程學(xué)助理教授Yuan Yang提到過，柔性固態(tài)鋰電無論是在移動(dòng)設(shè)備上還是電動(dòng)車上，都能一勞永逸的解決安全問題，同時(shí)還能增加能量密度?！≡谥暗膶?shí)驗(yàn)中，研究員用了一種該解決方案的變種。他們在聚合物電解質(zhì)中用了隨機(jī)分散陶瓷粒子，此外還嘗試類纖維的陶瓷電解質(zhì)，不過這些方案都無法實(shí)現(xiàn)垂直對齊。
在之前的實(shí)驗(yàn)中，研究員用了一種該解決方案的變種。他們在聚合物電解質(zhì)中用了隨機(jī)分散陶瓷粒子，此外還嘗試類纖維的陶瓷電解質(zhì)，不過這些方案都無法實(shí)現(xiàn)垂直對齊。研究報(bào)告的主筆Haowei Zhai 說：“當(dāng)時(shí)我們認(rèn)為只要結(jié)合陶瓷電解質(zhì)垂直對齊架構(gòu)與聚合物電解質(zhì)，就能讓鋰離子開上快車道并增強(qiáng)電池的導(dǎo)電性。”他還提到，他們相信這是業(yè)內(nèi)首次使用冰模板制造柔性固體電解質(zhì)，新的電解質(zhì)不但安全可靠，而且無毒無害。新的方案最佳化了鋰離子的導(dǎo)電效能，為下一代充電電池的開發(fā)開啟了一扇窗。換用固體電解后，原本鋰電池負(fù)極使用的石墨層就能換成鋰金屬了，此舉能提升 60~70% 電池能量。
目前，該團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備最佳化電解質(zhì)結(jié)合的品質(zhì)并試裝出這種新型電池，使今后的鋰電池安全續(xù)航能力越來越強(qiáng)。
那么冷凝發(fā)到底是什么？其實(shí)很簡單，就是用冰模板（ice-templating）垂直對齊電池內(nèi)固態(tài)電解質(zhì)架構(gòu)，增強(qiáng)導(dǎo)電性。這種新型電池的誕生也正好為概念中的柔性智能手機(jī)和平板電腦鋪路。
眼下，市場上可重復(fù)充電的鋰電池用的液體電解質(zhì)高易燃性，極易造成安全問題，去年 Note 7 事故元兇就是它。因此，哥倫比亞大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院決定嘗試使用固體電解質(zhì)來代替易燃的液體電解質(zhì)。
由于傳統(tǒng)液體電解質(zhì)極易燃燒，他們使用冰模板讓陶瓷固體電解質(zhì)呈現(xiàn)出垂直對齊的柱狀架構(gòu)，使用陶瓷固體電解質(zhì)的電池明顯更安全且導(dǎo)電性更強(qiáng)。這種電池的制作方法也是很稀奇的，制作時(shí)，先在底部加入陶瓷顆粒并冷卻水性溶液，隨后讓冰層生長，擠出一部分已結(jié)冰的水性溶液，讓陶瓷顆粒在電池中成為主流。最后，營造一個(gè)真空環(huán)境讓冰升華為汽態(tài)，這樣就完成了搭建垂直對齊架構(gòu)。搞定垂直對齊架構(gòu)后，需要與聚合物相結(jié)合，后者是一種由許多重復(fù)子單元組成的大分子，這樣就能為電解質(zhì)提供機(jī)械支撐并更富有柔韌性。
科大材料科學(xué)和工程學(xué)助理教授Yuan Yang提到過，柔性固態(tài)鋰電無論是在移動(dòng)設(shè)備上還是電動(dòng)車上，都能一勞永逸的解決安全問題，同時(shí)還能增加能量密度?！≡谥暗膶?shí)驗(yàn)中，研究員用了一種該解決方案的變種。他們在聚合物電解質(zhì)中用了隨機(jī)分散陶瓷粒子，此外還嘗試類纖維的陶瓷電解質(zhì)，不過這些方案都無法實(shí)現(xiàn)垂直對齊。
在之前的實(shí)驗(yàn)中，研究員用了一種該解決方案的變種。他們在聚合物電解質(zhì)中用了隨機(jī)分散陶瓷粒子，此外還嘗試類纖維的陶瓷電解質(zhì)，不過這些方案都無法實(shí)現(xiàn)垂直對齊。研究報(bào)告的主筆Haowei Zhai 說：“當(dāng)時(shí)我們認(rèn)為只要結(jié)合陶瓷電解質(zhì)垂直對齊架構(gòu)與聚合物電解質(zhì)，就能讓鋰離子開上快車道并增強(qiáng)電池的導(dǎo)電性。”他還提到，他們相信這是業(yè)內(nèi)首次使用冰模板制造柔性固體電解質(zhì)，新的電解質(zhì)不但安全可靠，而且無毒無害。新的方案最佳化了鋰離子的導(dǎo)電效能，為下一代充電電池的開發(fā)開啟了一扇窗。換用固體電解后，原本鋰電池負(fù)極使用的石墨層就能換成鋰金屬了，此舉能提升 60~70% 電池能量。
目前，該團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備最佳化電解質(zhì)結(jié)合的品質(zhì)并試裝出這種新型電池，使今后的鋰電池安全續(xù)航能力越來越強(qiáng)。
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