鋰離子電池硬化電解質的作用

鋰離子電池在撞擊點火時硬化液體電解質，可以防止電池短路和著火，我們應將粉末狀二氧化硅（藍色容器）添加到塑料層（白色片）中，將塑料內部的電極分開（金袋），可防止鋰離子電池發生火災。

為了使鋰離子電池更安全，研究人員提出了一種最新的解決方案：液體電解質在撞擊時變得堅固。電解液可以防止電池在汽車碰撞或掉落時發熱并爆炸起火。它的開發人員表示，它可以在當今的電池生產線中經濟高效地使用。鋰離子電池單元包含兩個電極，這兩個電極由薄塑料片隔開并浸沒在液體電解質中。如果塑料分離器破裂，則電極可能彼此“接觸”，使電池短路并發熱，這可能導致揮發性液體電解質點燃。

多年來，研究人員一直嘗試用不易燃的固體電解質使電池更安全。但是這些固體（通常是塑料或陶瓷）不會傳導離子以及它們的液體對應物。一些團隊還在制造具有糊狀半固體電解質和玻璃狀電解質的電池。加布里埃爾·維斯和他在橡樹嶺國家實驗室的同事們制造的電解質通常是液體，但在受到應變時會變成固體。因此，如果電池被壓碎或撞擊時，電解質會硬化，使電極不接觸。研究人員正在美國化學學會波士頓會議上展示他們的工作。電解液的配方很簡單。靈感來源于增稠液體。舉一個簡單的例子是玉米淀粉和水的混合液。當你用力量擊打該混合液時，它會變稠并感覺很硬，因為玉米淀粉顆粒聚集在一起。

維奇和他的同事們將200納米范圍的二氧化硅顆粒添加到傳統的液體電解質中，這是一種稀釋的鋰鹽溶液。二氧化硅納米粒子在新的電解質中聚集在一起，使其成為堅硬的固體，而不僅僅是濃稠的液體。做法的關鍵是控制納米顆粒的大小。“我們發現粒徑必須非常地均勻，”維奇說。“我們正在談論加或減一納米。”研究人員使用一種稱為St?ber方法的高度控制化學過程產出幾乎相同大小的顆粒。他說，只要電池處于擠壓狀態，材料就會保持堅固。另外，二氧化硅還可以吸收熱量，因此電解質不易燃燒。

在實驗室中，使用新固化電解質測試中的電池與填充液體的電池大致相同。二氧化硅納米粒子確實降低了電解質傳導離子的能力，這降低了電池的容量并減慢了充電速度。電池的容量以C速率測量，其中1C是電池在1小時內充電或放電，2C在30分鐘內充電或放電。“我們的電池在高達2C的速率下運行良好，這對大多數電子產品來說都是可以接受的，”維奇說。

與轉換為固體電解質相反，含二氧化硅的電解質可以結合到當前的電池制造工藝中。需要首先用二氧化硅納米粒子裝載塑料分離器并將液體電解質注入制備的電池中。然后二氧化硅將擴散到電解質中。“這是一種技術，而不是改造你的生產線。”維奇說。