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石墨烯或許能防止汽車應急啓动电源内锂电池起火

來源:網絡 點擊: 發布時間:2019-05-05

锂電池的應用十分廣泛,可用于我們日常生活中的各類數碼阿凡达成人版先锋,例如阿凡达成人版先锋、手表、平板、筆記本電腦等等;也可應用于移動電源、汽車應急啓動電源等應急阿凡达成人版先锋;同樣它也被應用于新能源汽車,可讓電動汽車的續航裏程達到幾百公裏。但是,锂電池起火風險也是人盡皆知的,因爲锂電池起火引發的事故不在少數,電池人員將此類現象稱爲“熱失控”(即電池積累過多熱量)。當電池過熱或是快速循環時,起火事故發生得最頻繁。

锂電池起火的原因在于電池快速循環或充放電,以及電池內積聚的高溫。上述情況會導致電池內部的陰極(大多數情況下,陰極都是含有锂的氧化物,通常是锂钴氧化物)分解並釋放氧氣。而電解質在高溫下會分解釋放出易燃品,如果氧氣與此類易燃品相結合,就會發生自燃。

據外媒報道,美國伊利諾伊大學芝加哥工程學院(theUniversityofIllinoisatChicagoCollegeofEngineering)的研究人員發布了一份研究報告,表示21世紀的神奇材料——石墨烯,或許可以從锂離子電池著火時吸走氧氣,從而降低起火風險。

伊利諾伊大學芝加哥工程學院機械和工業工程副教授RezaShahbazian-Yassar表示:“我們認爲,如果有一種方法,可以防止陰極釋放的氧氣與電池內其他易燃品相結合,我們就可以降低起火的可能性。”

結果發現,石墨烯材料就是完美的解決方案,石墨烯是一種具有獨特性質的超薄碳原子層。Shahbazian-Yassar與他的同事以前曾使用過石墨烯調節锂金屬電池電極上積聚的锂。

Shahbazian-Yassar與他的同事都知道,氧原子無法從石墨烯片中滲出。此外,石墨烯還具有強度高、柔韌性好、可導電等優點。他們認爲,如果用石墨烯將锂電池的钴酸锂陰極小顆粒包裹起來,就可能阻止氧氣逸出。

首先,研究人員用化學方法改變了石墨烯,使其具有導電性。接下來,他們將钴酸锂陰極電極的微小顆粒包裹在導電的石墨烯中。當研究人員使用電子顯微鏡,觀察被石墨烯包裹的钴酸锂顆粒時發現,與未包裹石墨烯的顆粒相比,在高溫下,釋放的氧氣明顯減少。

接下來,研究人員將被石墨烯包裹的顆粒與粘合材料相結合,形成了一個陰極,集成至锂金屬電池中。當研究人員測量電池循環過程中氧氣釋放情況時發現,即使在非常高的電壓下,也幾乎沒有氧氣從陰極中逸出。即使在200次充放電循環之後,锂金屬電池的表現仍然很好。

Sharifi-Asl表示:“與傳統的锂金屬電池相比,陰極包裹了石墨烯的電池在快速循環後僅損失了約14%的容量,而在相同條件下,傳統锂金屬電池的性能下降了約45%”。

Shahbazian-Yassar表示:“石墨烯是阻止氧氣進入電解質的理想材料。該材料不透氧、可導電、具柔韌性,強度高,能夠承受電池內部條件。而且其只有幾納米厚,因此不會額外增加電池的質量。我們的研究表明,在陰極中使用石墨烯可減少氧氣的釋放,可能是將電池起火風險顯著降低的一種方法,而此類電池爲阿凡达成人版先锋和汽車提供動力”。

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