將粉末狀二氧化硅（藍(lán)色容器）添加到塑料層（白色片）中，將塑料內(nèi)部的電極分開（金袋），可防止鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)。

為了使鋰離子電池更安全，研究人員提出了一種新穎的解決方案：液體電解質(zhì)在撞擊時變得堅固。電解液可以防止電池在汽車碰撞或摔倒時發(fā)熱并爆炸成火焰。它的開發(fā)人員表示，它可以在當(dāng)今的電池生產(chǎn)線中經(jīng)濟(jì)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(zhì)中。如果塑料分離器破裂，則電極可能彼此“接觸”，使電池短路并加熱，這可能導(dǎo)致?lián)]發(fā)性液體電解質(zhì)點燃。

多年來，研究人員一直試圖用不易燃的固體電解質(zhì)使電池更安全。但是這些固體（通常是塑料或陶瓷）不會傳導(dǎo)離子以及它們的液體對應(yīng)物。一些團(tuán)體還在制造具有糊狀半固體電解質(zhì)和玻璃狀電解質(zhì)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(zhì)通常是液體，但在受到應(yīng)變時會變成固體。因此，如果電池被壓碎或滲透，電解液會硬化，使電極不接觸。研究人員正在美國化學(xué)學(xué)會波士頓會議上展示他們的工作。

電解液的配方很簡單。Veith的靈感來源于剪切增稠流體。一個簡單的例子是玉米淀粉和水的懸浮液，在兒童圈中稱為oobleck。當(dāng)你用力量擊打oobleck時，它變稠并感覺很硬，因為玉米淀粉顆粒聚集在一起。

Veith和他的同事們將200納米范圍的二氧化硅顆粒添加到傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)中，這是一種稀釋的鋰鹽溶液。二氧化硅納米粒子在新電解質(zhì)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。行為的關(guān)鍵是控制納米顆粒的大小?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)粒徑必須非常非常均勻，”Veith說?！拔覀冋谡?wù)摷踊驕p一納米?！毖芯咳藛T使用一種稱為St?ber方法的高度控制化學(xué)過程生出幾乎相同的顆粒。

他說，只要電池處于緊張狀態(tài)，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(zhì)不易燃燒。

在實驗室中，使用新固化電解質(zhì)測試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(zhì)傳導(dǎo)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(nèi)充電或放電的能力，2C在30分鐘內(nèi)充電。“我們的電池在高達(dá)2C的速率下運(yùn)行良好，這對大多數(shù)電子產(chǎn)品來說都是可以接受的，”Veith說。

與轉(zhuǎn)換為固體電解質(zhì)相反，含二氧化硅的電解質(zhì)可以結(jié)合到當(dāng)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(zhì)注入制備的電池中。然后二氧化硅將擴(kuò)散到電解質(zhì)中。“這是一種技術(shù)，而不是改造你的生產(chǎn)線，”Veith說。