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受安全玻璃启发的锂离子电池

2017-12-28

美国的研究人员已经对锂离子电池的设计进行了修改,在电极上加入了狭缝,这可以减少汽车事故中电池失效的风险。12月13日发表在《焦耳》杂志上的原型机可以使制造商缩小通常保护电动车电池免受机械损坏的外壳材料,从而提高整体能源密度和成本。

 

橡树岭国家实验室材料科学与技术部的研究人员和储能研究员Nancy Dudney说:“小型电池在意外短路时的危害要比非常大的电池小得多。“我们的创新可能使大多数车辆使用的大型电池在碰撞损坏时会碎裂成许多小型电池。通过这种创新,设备制造商可以减少通常用于保护电池的重型容器的重量和成本来自机械滥用”。

 

许多电动汽车和混合动力汽车使用锂离子电池,这些电池已知是非常安全的,但是偶尔会有一些影响可能会破坏电池的功能,造成电气短路。Dudney和她的团队在事故中降低了电池失效的风险,增加了沿电极穿孔的狭缝。这些狭缝被设计成在碰撞时将电极断成小碎片,将电池的能量分成较小的组件,因此温度升高超过电池可处理的水平更困难。在短路仍然发生的情况下,碎片会限制短路电流和发热。

 

Dudney说:“安全玻璃是我们的灵感来源。有时候,帮助防范危险故障的最好方法就是允许组件在机械滥用情况下优雅而安全地失效或破坏。” 该团队通过将一个大金属球压入每个锂离子电池组,测试了他们的模型。改装后的电池像马铃薯芯片一样被扭曲,但仍然以原有容量的93%运行。对标准电池的类似损坏会导致完全放电和故障。

 

由于电极槽只增加了重新设计的锂离子电池的最低成本,并没有要求电池制造方面发生重大变化,所以该团队认为这种技术在未来可能会扩大。但是,还有更多的测试运行。

 

Dudney说:“我们只测试了一小部分电池,这种令人印象深刻的性能需要重复100或1000次才能在广泛的工作周期内进行良好的统计。

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