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加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师开发了一种隔板 ， 该隔板可以使锂金属电池安全地失效 ， 从而不会迅速过热 ， 着火或爆炸 。 图片来源：David Baillot /加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院
加利福尼亚大学圣地亚哥分校的纳米工程师开发了一种安全功能 ， 可以防止锂金属电池在内部短路的情况下迅速升温并着火 。
该团队对电池的一部分进行了巧妙的调整 ， 称为隔板 ， 该隔板用作阳极和阴极之间的屏障 ， 以便减慢电池短路时积聚在电池内部的能量（从而热量）的流动 。 电路 。
由加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授刘平及其博士领导的研究人员 。 学生Matthew Gonzalez在Advanced Materials上发表的一篇论文中详细介绍了他们的工作 。
该论文的第一作者冈萨雷斯说：“我们并没有试图阻止电池故障的发生 。 我们正在使其更加安全 ， 以便在电池确实发生故障时 ， 电池不会灾难性地着火或爆炸 。 ”
锂金属电池由于反复充电后在阳极上生长称为针状晶体的针状结构而失效 。 随着时间的流逝 ， 树枝状晶体会长到足以刺穿隔膜的长度 ， 并在阳极和阴极之间形成桥接 ， 从而导致内部短路 。 发生这种情况时 ， 两个电极之间的电子流就会失控 ， 导致电池立即过热并停止工作 。
加州大学圣地亚哥分校团队开发的分离器实质上减轻了这一打击 。 一侧被碳纳米管的部分导电薄网覆盖 ， 该网拦截形成的任何树枝状晶体 。 现在 ， 当树枝状晶体刺穿隔离膜并击中该网时 ， 电子现在具有一条路径 ， 通过该路径 ， 电子可以缓慢排出而不是立即向阴极冲去 。

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加州大学圣地亚哥分校纳米工程博士Matthew Gonzalez 学生 ， 制造新的电池隔板 。 来源：加州大学圣地亚哥分校
冈萨雷斯将新的电池隔板与大坝的溢洪道进行了比较 。
他说：“当大坝开始发生故障时 ， 将打开溢洪道 ， 使部分水以可控的方式滴流 ， 这样当大坝破裂并溢出时 ， 就不会有太多的水引起洪水了 。 ”说过 。 “这是我们隔板的想法 。 我们正在以更快 ， 更慢的速度消耗电荷 ， 并防止电子“泛滥”到阴极 。 当树枝状晶体被隔板的导电层拦截时 ， 电池可以开始自放电 ， 因此当电池短路时 ， 就没有足够的能量来危险了 。 ”
其他电池研究工作集中在用足以阻止树枝状晶体穿透的材料制造隔板 。 但冈萨雷斯说 ， 这种方法的问题在于 ， 它只会延长不可避免的时间 。 这些隔板仍需要有让离子流过的孔 ， 以使电池正常工作 。 结果 ， 当树枝状晶体最终通过时 ， 短路会更加严重 。
加州大学圣地亚哥分校的团队没有阻止树突 ， 而是设法减轻其影响 。
在测试中 ， 配备新隔板的锂金属电池在20至30个循环中显示出逐渐失效的迹象 。 同时 ， 带有普通（略厚）隔板的电池在单个循环中会突然发生故障 。
冈萨雷斯说：“在实际用例中 ， 您不会有任何警告来警告电池将要发生故障 。 可能会罚款一秒钟 ， 然后着火或将其完全短路 。 这是无法预测的 。 ” “但是 ， 使用我们的隔膜 ， 您会得到预先警告 ， 每次充电时电池都会变得越来越差 ， 越来越差 ， 越来越差 。 ”
【锂金属电池|电子的“溢洪道”可能会阻止锂金属电池着火】尽管这项研究的重点是锂金属电池 ， 但研究人员说 ， 隔膜也可以在锂离子和其他电池化学中使用 。 该团队将致力于优化用于商业用途的分离器 。 加州大学圣地亚哥分校已申请了一项临时专利 。

来源：(工业工程学习)

【】网址：/a/2020/0921/kd528295.html

标题：锂金属电池|电子的“溢洪道”可能会阻止锂金属电池着火