日本研制出新型材料可防鋰電池過(guò)熱爆炸

　　5月24日消息 最近，一種可以預(yù)防電池在使用過(guò)程中過(guò)熱的新材料問(wèn)世了，利用這種材料生產(chǎn)的車載鋰電池會(huì)比以前更安全。

     這種新型聚合材料可以避免以后再發(fā)生類似去年那種因電池爆炸而導(dǎo)致筆記本電腦鋰電池大規(guī)模召回的事件。新型材料可以增強(qiáng)電池的安全性，為以后鋰電池廣泛應(yīng)用于混合和電動(dòng)車輛掃清道路(Strada)。

     由于鋰電池比其他替代電池產(chǎn)品小巧輕便，因此被用于筆記本電腦。它還可以替代貯氫鎳合金電池用于車載蓄電池領(lǐng)域，這樣既可以節(jié)省空間，也可以減輕重量以提高燃料的經(jīng)濟(jì)性。 但是到目前為止它們還沒(méi)有被廣泛應(yīng)用于汽車電池領(lǐng)域，其中安全問(wèn)題也是部分原因。

     當(dāng)電池由于充電過(guò)度或者內(nèi)部電極相碰導(dǎo)致短路時(shí)就會(huì)過(guò)熱，從而導(dǎo)致電池爆炸燃燒。雖然筆記本電腦起火燃燒是很危險(xiǎn)的，但是這種設(shè)備的電池一般只有幾個(gè)電池芯。 車載電池組中包含了成千上萬(wàn)個(gè)電池芯，一旦起火燃燒后果會(huì)嚴(yán)重得多。

     去年，由于在生產(chǎn)過(guò)程中大量電池芯中意外殘留了一些金屬微粒，結(jié)果導(dǎo)致蘋(píng)果和戴爾等多家大型筆記本電腦廠商召回了數(shù)百萬(wàn)件筆記本電腦電池。在極少數(shù)情況下，這些金屬微粒可以穿過(guò)電池內(nèi)部防止正負(fù)電極相碰的塑料薄膜。 這樣就會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)熱，從而導(dǎo)致電池內(nèi)部的分隔層失效而進(jìn)一步出現(xiàn)更多短路現(xiàn)象，令過(guò)熱的情況繼續(xù)惡化。達(dá)到一定的溫度之后，電極材料就會(huì)分解而放出氧氣，電池過(guò)熱的速度(Tempo)就會(huì)更快，最終導(dǎo)致爆炸和起火。

     埃克森石油化工公司（日本）旗下的分支機(jī)構(gòu)東燃化學(xué)（Tonen Chemical）公司的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種全新材料制成的隔離層，它可以更有效地防止電池過(guò)熱。美國(guó)新墨西哥Albuquerque的Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）的高級(jí)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理彼得羅斯說(shuō)，這種新型材料可以減緩反應(yīng)的時(shí)間，在電池過(guò)熱爆炸起火之前讓它冷卻下來(lái)。 Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在正在測(cè)試新隔離層的安全性。

     隔離層是由電絕緣材料制成，它上面有一些小孔以便在電池充電和放電過(guò)程中讓鋰離子在電池電極之間游動(dòng)。隔離層在達(dá)到一定溫度即130攝氏度左右時(shí)會(huì)開(kāi)始軟化。 這樣它上面的小孔就被關(guān)閉了，切斷了電極之間的電流。在通常情況下，這樣就可以防止電池繼續(xù)過(guò)熱。 但是如果電池的溫度繼續(xù)上升，隔離層材料就會(huì)完全融化碎裂而導(dǎo)致大量電流短路，然后電池就會(huì)加速變熱，如果電池溫度超過(guò)180攝氏度，電極材料就會(huì)開(kāi)始分解，釋放出氧氣而導(dǎo)致電池電極起火和電池爆炸。

     傳統(tǒng)隔離層在溫度超過(guò)150攝氏度之后就會(huì)破裂，但是新型材料在溫度達(dá)到190攝氏度以前都可以保持穩(wěn)定。羅斯說(shuō)，這樣新隔離層就可以防止出現(xiàn)大量電流短路現(xiàn)象，從而防止電池加速過(guò)熱而導(dǎo)致爆炸。

     新隔離層的性能更加穩(wěn)定是因?yàn)樗�加入了不止一種高聚物，其中一種高聚物在130攝氏度左右會(huì)軟化而切斷電流，而另一種高聚物可以保證隔離層不受損傷以防止短路。Tonen公司研發(fā)經(jīng)理Koichi Kono說(shuō)，由于只要對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造就能夠生產(chǎn)這種新材料，因此它很快就能開(kāi)始批量投產(chǎn)并推出市場(chǎng)(Rialto)。 他說(shuō)：“我們已經(jīng)準(zhǔn)備好了商業(yè)化生產(chǎn)。”

     其他一些公司也一直在開(kāi)發(fā)確保鋰電池更安全的替代材料，包括使用不同電極材料或者不可燃的電解質(zhì)，或者在電池中增加一層陶瓷材料的薄層以保證電極之間不會(huì)短路。雖然陶瓷可以耐高溫，但是它們是否能夠整合到生產(chǎn)過(guò)程中以及那么做的成本是否太過(guò)昂貴等問(wèn)題仍有待解決。 羅斯說(shuō)：“目的是讓電池慢慢失效而不發(fā)生爆炸。”