日本研制出新型材料可防鋰電池過熱爆炸

　　5月24日消息 最近，一種可以預(yù)防電池在使用過程中過熱的新材料問世了，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有被廣泛應(yīng)用于汽車電池領(lǐng)域，其中安全問題也是部分原因。

     當(dāng)電池由于充電過度或者內(nèi)部電極相碰導(dǎo)致短路時(shí)就會(huì)過熱，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)致蘋果和戴爾等多家大型筆記本電腦廠商召回了數(shù)百萬件筆記本電腦電池。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)開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理彼得羅斯說，這種新型材料可以減緩反應(yīng)的時(shí)間，在電池過熱爆炸起火之前讓它冷卻下來。 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180攝氏度，電極材料就會(huì)開始分解，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，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，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，因此它很快就能開始批量投產(chǎn)并推出市場(chǎng)(Rialto)。 他說：“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)過程中以及那么做的成本是否太過昂貴等問題仍有待解決。 羅斯說：“目的是讓電池慢慢失效而不發(fā)生爆炸。”