鋰電池也能安全與容量兼?zhèn)洌芯恐赋稣龢O材料表面才是關(guān)鍵

為了提高鋰離子電池的安全性，科學(xué)家至今已嘗試多種方法，像是開發(fā)新電極材料亦或是換成固態(tài)電解質(zhì)，但現(xiàn)在美國科學(xué)家有了新發(fā)現(xiàn)，若要打造耐熱防爆的電池，其實(shí)跟電池材料內(nèi)部沒有多大關(guān)系，正極材料表面的穩(wěn)定性才是一大關(guān)鍵。

鋰離子電池廣泛應(yīng)用在智能手機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)與電動(dòng)車，人們生活必不可少的重要設(shè)備都需要它，但鋰電池也存有缺點(diǎn)，當(dāng)電池受到撞擊、過充、電流過大或是故障，運(yùn)作溫度可能就會(huì)超過工作溫度范圍，并引起熱失控（thermalrunaway），進(jìn)而產(chǎn)生起火自爆的風(fēng)險(xiǎn)。

因此各方科學(xué)家一直都在尋找過熱的問題根源，試圖降低電池危險(xiǎn)性，就好比有些科學(xué)家從開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)與緩解鋰晶枝著手，其中鋰活性強(qiáng)，在充放電過程中容易沉積鋰離子，電極表面會(huì)因?yàn)槌练e不均勻形成樹枝狀鋰晶枝，這些晶枝容易刺穿絕緣層，最終導(dǎo)致故障電池起火。

而此次美國德州大學(xué)達(dá)拉斯分校則帶來全新的見解，他們經(jīng)過種種材料模擬、合成與表征測試以及電池性能檢驗(yàn)后，最終發(fā)現(xiàn)鋰離子電池過熱根源并不在材料內(nèi)部，德州大學(xué)達(dá)拉斯分校材料科學(xué)與工程教授KyeongjaeCho表示，正極材料的表面才是問題所在，提高材料表面穩(wěn)定性才可以打造高容量又安全的電池。

研究指出，基本上電池在重復(fù)充放電的同時(shí)，材料也在衰退，電池釋放能量時(shí)更會(huì)與產(chǎn)生熱，當(dāng)釋放過多熱量與能量，電池就會(huì)引起火災(zāi)，Cho認(rèn)為，只有電池材料表面會(huì)有不穩(wěn)定與不安全的疑慮，假如可以找出問題所在，科學(xué)家就能緩解電池的安全疑慮。

鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔離膜與電解質(zhì)構(gòu)成，鋰離子則透過電解質(zhì)在電極兩端游移，其中電池在充放電時(shí)，電池材料表面會(huì)釋放氧氣并產(chǎn)生鎳粉塵，使鋰離子傳遞過程受阻，這就會(huì)讓電池容量快速下滑，且隨著熱量不斷增加，起火與爆炸的可能性也會(huì)同時(shí)提高。

對此，Cho建議，可以在電池材料表面添加氧化物涂層，重新建構(gòu)電池的結(jié)構(gòu)與制程，雖然可以想見研究與實(shí)驗(yàn)所耗費(fèi)時(shí)間會(huì)相當(dāng)長，但這是解決鋰電池安全問題的方法之一。