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炎热的夏天即将到来,急需摆脱电池

电池的安全性是制约电动汽车普及的重要因素之一。为提高电动汽车电池的安全性,5月12日,我国工业和信息化部组织制定了GB 18384-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》、GB 30381-2020《电动汽车安全要求》、GB 38032-2020三项强制性标准。 国家标准要求电池发生热失控后5分钟内不得着火或爆炸。与此同时,国外企业和科学家也在进行研究,致力于打造“不会着火”的电动汽车电池。

瑞士电池制造商 Ecovolta 正在为其锂离子电池引入新的安全概念,该概念已被证明可以降低电动汽车电池火灾和爆炸的风险。该公司使用由电解镀镍冷轧带制成的电池连接器,当电流上升时,可以自动断开故障电池组部分与其余部分的连接。

当电池组受到机械损坏时,一旦大电流流过损坏区域,该区域的温度就会升高,最终可能导致爆炸和电池起火。相比之下,当 Ecovolta 的电池组受到机械损坏时,只有电池连接处的局部温度会升高。连接随后熔断,将损坏的电池与完好的电池组分离,电池组仍可正常工作,从而大大降低电池着火甚至爆炸的风险。

科学家研发新型柔性锂离子电池,可切割但不会着火

美国约翰霍普金斯应用物理实验室的一组研究人员设计了一种柔性锂离子电池,可以承受切割、淹没和模拟弹道撞击等极端条件。电池在任何条件下都能正常工作,现在不会着火。

研究团队发现了一种新型的盐包水(WiS)和二盐包水(WiBS)电解质,当与聚合物基质结合时,可以降低水活度,增加电池的能量,并延长其寿命。循环,同时消除目前锂离子电池中使用的易燃、有毒和高反应性溶剂。研究人员表示,这种电解质是一种安全而强大的替代品,可以取代现有的电池电解质。

英国机构研究新型电池冷却技术,降低电池起火风险

英国公司 M&I Materials、华威大学制造工程学院 (WMG) 和 Ricardo Consulting 联合启动了 i-CoBat 项目,利用 M&I Materials 的可降解介质冷却剂开发和演示新型电动汽车电池冷却技术MIVOLT 用于测试浸没式冷却电池组概念。 MIVOLT 介电液体不导电,可与电池组直接接触,使其成为介电冷却剂,可直接去除电池表面的热量。 。使用 MIVOLT 进行液浸冷却可以实现热源的热传导,无需二次间接冷却系统,从而提供更简单的热管理解决方案。

这项创新有望提高功率输出和电池寿命,加快充电速度,同时降低成本,有效解决里程焦虑问题。这不仅仅是保持电池凉爽的问题,而且是优化工作温度的问题。

密歇根大学利用陶瓷层电解质提高锂金属电池性能并防止电池起火

密歇根大学的研究人员为锂金属电池选择了陶瓷固体电解质,旨在解决电池短路和耐用性差等问题,并可能为新一代充电电池的开发指明道路。

为了解决锂金属的易燃问题,研究人员生产了一种具有稳定表面的陶瓷层,可以防止金属晶须的形成和潜在的电池短路问题,从而可能导致电池起火。这种陶瓷层让锂金属的两大优点——能量密度和高导电率得到了充分的发挥,并且在长寿命内不存在电池着火或退化的问题。此外,新的锂金属电池技术不仅可以防止火灾,还可以显着提高充电速率。

ASU研究人员希望用陶瓷代替电解质来解决锂离子电池的短路和起火问题

亚利桑那州立大学(ASU)的专家提出用陶瓷来替代易燃电解液,因为大多数电池安全问题都是由短路引起的,而且如果电解液容易着火,还会导致气体逸出和材料降解。连锁反应。目前的研究大多集中在使用更稳定的固态材料来替代电解质并保持其高离子电导率以使电池不易燃。然而,面临的挑战是许多固体电解质都是脆性的,因此团队正在探索将具有锂离子导电性的陶瓷纳米材料与聚合物融合,以获得理想的固体电解质,并确保其具有良好的机械性能、优异的锂离子导电性和优越的安全性。

瑞士研发新材料全固态钠电池避免火灾风险

瑞士联邦材料科学与技术实验室(EMPA)和瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究人员设计了一种新型全固态电池样品,这种电池可以储存更多电能,并且安全性高和可靠性。

新型电池采用固体电解质。为了防止枝晶的形成(会导致电池短路甚至着火),它采用金属负极,在保证电池安全的同时提高了储能性能。为了找到合适的固态离子导体,使钠离子能够在两个电极之间移动,实现充放电,研究人员还开发了一种硼基材料——Na2(B12H12)0.5(B10H10)0.5,它是一种硼基材料。硼的封闭形式,允许钠离子自由流动。此外,由于该物质是无机导体,也避免了带电起火的风险。

美国大学为锂金属电池打造“溢洪道”。电池短路时不会着火或爆炸

加州大学圣地亚哥分校的纳米技术工程师开发了一种安全功能,可以防止锂金属电池在发生内部短路时快速升温和着火。该团队巧妙地调整了电池的“隔膜”——电池阴极和阳极之间的屏障——以减缓电池短路时积聚在电池内部的能量(即热量)的流动。

隔膜的一侧覆盖着薄薄的、部分导电的碳纳米管网络,可以拦截枝晶的形成(锂金属电池反复充电后,阳极上会生长出一种称为“枝晶”的枝晶) ”针状结构,导致电池失效)。当枝晶刺穿隔膜并撞击网格时,有一个通道可以让电子缓慢逃逸,而不是一下子直接流向阴极,从而防止电子“涌入”阴极。当枝晶被隔膜的导电层拦截时,电池开始自放电,这样如果电池发生短路,就没有足够的能量造成危险情况,最终减轻电池短路的影响-电路。

伊利诺伊大学研究人员用石墨烯包裹锂电池正极,防止电池起火

伊利诺伊大学芝加哥工程学院的研究人员发布报告称,石墨烯或许能够在锂离子电池着火时吸收氧气,从而降低火灾风险。

锂电池起火的原因是电池快速循环或充放电,以及电池内部产生高温。上述情况导致电池内部的阴极(大多数情况下,阴极是含锂的氧化物,通常是钴酸锂)分解并释放出氧气。电解液在高温下会分解并释放出易燃产物。如果氧气与此类易燃产品结合,就会发生自燃。研究人员知道氧原子无法从石墨烯片中渗出。此外,石墨烯还具有强度高、柔韧性好、导电等优点。他们认为,如果用石墨烯包裹锂电池中钴酸锂正极的小颗粒,或许可以防止氧气逸出。因此,研究人员将石墨烯包裹的颗粒与粘合材料结合起来形成阴极,并将其集成到锂金属电池中。最终,当研究人员测量电池循环时的氧气释放时,他们发现即使在非常高的电压下,几乎没有氧气从阴极逸出。即使经过200次充放电循环,锂金属电池的性能仍然非常好。