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南洋理工大学开发“抗短路层”?可防止电池起火

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时间:1900/1/1 0:00:00

据国外媒体报道,新加坡NTU新加坡大学的材料科学家开发出了一种防止电池内部短路的方法,而电池内部短路是锂离子电池起火的主要原因。

co-creation

(来源:南洋理工大学)

随着电动汽车、手机和个人移动设备的发展,全球对电池的需求也将增加。预计到2030年,仅电动汽车每年就需要2700 GWh的锂离子电池。即使估计故障率低于百万分之一,2020年,新加坡仍有26起电动自行车火灾和42起个人移动设备火灾。

在大多数锂离子电池火灾中,原因是锂枝晶的积累。当电池充电时,枝晶穿透电池阳极和阴极之间的隔板,从而引起短路和火灾。为了防止短路,材料科学与工程学院徐志川教授及其团队发明了一种额外的“防短路层”,可以覆盖在隔板上,防止枝晶接触正极。

徐教授说:“我们知道,锂离子电池在工作时,在充放电循环过程中,锂离子必须在正负极之间运动。然而,对于目前商用的锂离子电池来说,这意味着枝晶的形成是不可避免的。为了防止枝晶的形成,我们决定利用其固有的特性在隔板上涂覆一层额外的导电材料,以便这些枝晶可以与之接触。树突一旦形成连接,就无法继续生长,从而阻止其影响另一侧。”

“防短路层”是如何工作的?

锂离子电池可以比作图书馆里两个相对的书架(正极和负极),中间隔着过道(隔断)。电池充电时,锂离子从正极向负极移动;放电时,反之亦然。NTU的“反矮层”类似于在两个书架之间的过道里放一张图书馆的书桌。当用过的书逐渐堆起来,快要碰到图书馆桌子的时候,就会停在那里,让图书管理员继续整理另一面。

在实验室中,研究小组在50个具有不同锂离子电池成分的电池上测试了这项技术。在充电阶段,没有检测到短路。即使电池已经超过使用寿命,也是如此。防短路层采用电池制造工艺中常用的材料,可以很容易地集成到现有的隔膜制造工艺中,便于生产企业采用和扩大规模。该团队估计,采用这项技术后,其成本将比现有的锂离子电池生产成本高出约5%。

Durapower集团首席执行官Kelvin Lim表示:“这项新发明将有助于提高锂离子电池的安全性和寿命,从而延长电动汽车的行驶里程和电池储能解决方案的运行时间。”

储能技术公司V-Flow Tech首席执行官兼联合创始人Avishek Kumar博士表示:“这项发明解决了锂离子储能解决方案中最关键的热失控问题,将成为锂离子储能技术大规模采用的最大驱动因素之一。”据国外媒体报道,新加坡NTU新加坡大学的材料科学家开发出了一种防止电池内部短路的方法,而电池内部短路是锂离子电池起火的主要原因。

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(来源:南洋理工大学)

随着电动汽车、手机和个人移动设备的发展,全球对电池的需求也将增加。预计到2030年,仅电动汽车每年就需要2700 GWh的锂离子电池。即使估计故障率低于百万分之一,2020年,新加坡仍有26起电动自行车火灾和42起个人移动设备火灾。

在大多数锂离子电池火灾中,原因是锂枝晶的积累。当电池充电时,枝晶穿透电池阳极和阴极之间的隔板,从而引起短路和火灾。为了防止短路,材料科学与工程学院徐志川教授及其团队发明了一种额外的“防短路层”,可以覆盖在隔板上,防止枝晶接触正极。

徐教授说:“我们知道,锂离子电池在工作时,在充放电循环过程中,锂离子必须在正负极之间运动。然而,对于目前商用的锂离子电池来说,这意味着枝晶的形成是不可避免的。为了防止枝晶的形成,我们决定利用其固有的特性在隔板上涂覆一层额外的导电材料,以便这些枝晶可以与之接触。树突一旦形成连接,就无法继续生长,从而阻止其影响另一侧。”

“防短路层”是如何工作的?

锂离子电池可以比作图书馆里两个相对的书架(正极和负极),中间隔着过道(隔断)。电池充电时,锂离子从正极向负极移动;放电时,反之亦然。NTU的“反矮层”类似于在两个书架之间的过道里放一张图书馆的书桌。当用过的书逐渐堆起来,快要碰到图书馆桌子的时候,就会停在那里,让图书管理员继续整理另一面。

在实验室中,研究小组在50个具有不同锂离子电池成分的电池上测试了这项技术。在充电阶段,没有检测到短路。即使电池已经超过使用寿命,也是如此。防短路层采用电池制造工艺中常用的材料,可以很容易地集成到现有的隔膜制造工艺中,便于生产企业采用和扩大规模。该团队估计,采用这项技术后,其成本将比现有的锂离子电池生产成本高出约5%。

Durapower集团首席执行官Kelvin Lim表示:“这项新发明将有助于提高锂离子电池的安全性和寿命,从而延长电动汽车的行驶里程和电池储能解决方案的运行时间。”

储能技术公司V-Flow Tech首席执行官兼联合创始人Avishek Kumar博士表示:“这项发明解决了锂离子储能解决方案中最关键的热失控问题,将成为锂离子储能技术大规模采用的最大驱动因素之一。”

标签:合创

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