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      新型多孔固態鋰離子電池:避免過熱危險

      時間:2015-07-14 11:33來源:未知 作者:admin
              基礎科學研究所(IBS)的自組裝和復雜性中心和韓國浦項大學先進材料科學化學系的研究人員,已開發出一種新型多孔固態鋰離子電池(LIB),性能得到提高并避免了過熱的風險。
       
        鋰前驅體簡單合并的多孔鋰CB具有高鋰離子傳導率和流動性,是一種更加安全的干燥固體鋰電解質。
        
        鋰離子電池可有效代替傳統的鉛酸電池,自19世紀50年代末以來,鉛酸電池一直被使用。由于具有輕量、高能量密度和充電損失小的優點,鋰離子電池在消費電子產品領域備受推崇。帶有鈷陰極的鋰電池可存儲四倍于鉛酸電池和兩倍于鎳基電池的能量。
        
        盡管鋰離子電池被認為是具有優越性能的商業電池,但使用上仍有一些局限?,F有的制造技術已經幾乎達到了鋰離子電池的理論能量密度極限。由于過熱發生的熱溢出,即“冒火”,構成鋰電池的重大挑戰。
        
        自2002年以來,用于消費電子產品的鋰離子電池,僅在美國就出現近40起火災或爆炸事件。這些以不同鋰陽極組合的電池仍然是現代消費電子產品的重要組成部分,無論它們曾有多么糟糕的高溫事故記錄。
        
        韓國研究人員介紹了一種完全不同的方法?;A科學研究所的KimoonKim博士說,“我們已經研究多孔CB[6]的高度各向異性(取向依賴)質子導電行為,可作為燃料電池的電解質。這種多孔CB[6]電解質的鋰離子傳導很可能比現有的材料更安全,現有電池利用簡單浸泡方法制備有機固體基電解質。”
        
        現有鋰離子電池技術采用具有良好性能的夾層鋰。但是,更輕且更高功率的技術需求促使新型電解質的不斷研究。
        
        新開發的電池由南瓜形狀的分子構成,該分子被稱為cucurbit[6]uril(CB[6]),以蜂窩狀結構分布。分子構成極薄的平均直徑為7.5埃的一維通道[單個鋰離子約0.76?;?.76×1010 m]并在其間傳遞。此外,多孔CB[6]的物理結構可以使鋰離子比傳統的鋰離子電池更自由地擴散,并不需要其他電池中的分離器。
        
        實驗結果顯示多孔CB固體電解質具有良好的鋰離子電導率。與現有電池的電解質相比,研究小組進行了鋰離子遷移數的測定(tLi +),觀察到該值在0.7到0.8,超過現有電解質的0.2-0.5。
        
        此外,他們將新電池暴露溫度高達373K (99.85°C)的環境中,超過現有電池的標準高溫極限80°C。在實驗中,電池在從298K到373K(24.85°C到99.85°C)循環變化四天。結果在任何周期后均無熱溢出現象,幾乎沒有或很輕微的電導率變化。
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