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為了提升電池的使用安全,科學家們都做出了什么方面努力?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年09月07日  

為了提高鋰離子電池的安全性,科學家至今已嘗試多種辦法,像是開發新電極材料亦或是換成固態電解質,但今朝美國科學家有了新發現,若要打造耐熱防爆的電池,其實跟電池材料內部沒有多大關系,正極材料表面的穩定性才是一大關鍵。


鋰離子電池廣泛使用在智能手機、筆記型計算機與電動汽車,人們生活必不可少的緊要設備都要它,但鋰離子電池也存有缺點,當電池受到撞擊、過充、電流過大或是故障,運作溫度可能就會超過工作溫度范圍,并引起熱失控(thermalrunaway),進而萌生起火自爆的風險。


因此各方科學家一直都在尋找過熱的問題根源,試圖降低電池危險性,就好比有些科學家從開發固態電解質與緩解鋰晶枝著手,其中鋰活性強,在充放電過程中容易沉積鋰離子,電極表面會因為沉積不平均形成樹枝狀鋰晶枝,這些晶枝容易刺穿絕緣層,最終導致故障電池起火。


而此次美國德州大學達拉斯分校則帶來全新的見解,他們經過種種材料模擬、合成與表征探測以及電池性能檢驗后,最終發現鋰離子電池過熱根源并不在材料內部,德州大學達拉斯分校材料科學與工程教授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,基本上電池在重復充放電的同時,材料也在衰退,電池釋放能量時更會與萌生熱,當釋放過多熱量與能量,電池就會引起火災,Cho認為,惟有電池材料表面會有不穩定與不安全的疑慮,倘若可以找出問題所在,科學家就能緩解電池的安全疑慮。


鋰離子電池重要由正極、負極、隔離膜與電解質構成,鋰離子則透過電解質在電極兩端游移,其中電池在充放電時,電池材料表面會釋放氧氣并萌生鎳粉塵,使鋰離子傳遞過程受阻,這就會讓電池容量快速下降,且隨著熱量不斷新增,起火與爆炸的可能性也會同時提高。


對此,Cho提議,可以在電池材料表面添加氧化物涂層,重新建構電池的結構與制程,雖然可以想見研究與試驗所耗費時間會相當長,但這是處理鋰離子電池安全問題的辦法之一。


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