近日，美國斯坦福大學研究人員研制了一種新型鋰離子電池，首次實現溫度升高時自動斷電，溫度降低時自動恢復，可望解決各種電器內鋰離子電池易于起火的難題。與這項研究相關的論文11日刊載在《自然能源》雜志上。
塑料材質鋰離子電池有望解易于起火之憂
這項研究由斯坦福大學化學工程學教授鮑哲南及化學工程系、材料科學系多名教師、博士后研究人員等參與。鮑哲南曾入選英國《自然》雜志2015年度對全球科學界產生重大影響的十大人物。
鮑哲南介紹，“我們所設計的電池是首創，在不斷加熱、繼而冷卻的循環內，可以完全關閉、繼而恢復，而不損失性能。”
典型鋰離子電池由兩個電極與一種液體或者凝膠體電解液構成，由電解液在兩個電極之間輸送帶電粒子。電池如果破損、短路或者充電過量，會生成熱;如果溫度達到大約150攝氏度，電解液可能會燃燒，進而引發爆炸。
新型電池以塑料為材質，嵌入細微金屬鎳顆粒，而顆粒表面有尖刺，尺度以納米衡量。研究人員在帶有尖刺的鎳顆粒上覆以石墨烯，即厚度相當于一個原子的碳，繼而把這些顆粒嵌入一層彈性聚乙烯薄膜。薄膜與電池的一個電極附著，承載電池所輸出的電流。如果薄膜導電，鎳顆粒上的尖刺需要物理“搭接”在一起。一旦溫度升高，熱膨脹狀態下，聚乙烯薄膜延展，鎳顆粒之間距離加大，薄膜不再導電，電池就會無法輸出電能。
實驗中，研究人員把電池加熱至超過70攝氏度，聚乙烯薄膜作氣球狀膨脹，帶有尖刺的鎳顆粒分離，電池斷電;把溫度降回70度，聚乙烯薄膜收縮，鎳顆粒尖刺恢復接觸，電池恢復供電。
研究人員認為，根據嵌入顆粒的多少或者聚合物(薄膜)材料類型的不同，可以設置斷電溫度，如可實現電池在50攝氏度或者100攝氏度時斷電。
