火灾预警员——“智能”锂电池

晓说

斯坦福大学科学家研制出了一种“智能”锂离子电池，它可以在自身过热和着火之前向用户发出足够预警。 目前，这一为传统锂离子电池研制的新技术已经应用于数十亿的手机、笔记本电脑等电子设备以及越来越多的汽车和飞机上。 典型的锂离子电池包括两个紧密排列的电极—碳阳极和锂金属氧化物阴极，以及两电极之间超薄聚合物隔膜。如果这层隔膜损坏了，电池会短路，并引燃供锂离子来回穿梭的可燃性电解液。 崔解释道：“过度充电会导致锂离子聚集于阳极，形成锂枝晶，枝晶会延伸到多孔隔板中，并最终与阴极接触导致电池短路。” 为了解决这个问题，崔和他的同事将铜纳米层应用于聚合物隔膜的一侧，在阳极与阴极之间形成新颖的第三电极。 周说道：“铜层就像传感器一样，可以测量隔板与阳极之间的电压差，当树枝晶生长足够长延生至铜层时，电压会降至零。此时，树枝晶已延生了半个电池。这提醒用户在树枝晶延生至阴极、导致短路之前应将电池移除。” 周说：“当你的手机收到信息：电压已降为零，需要替换电池。你有足够的时间准备更换电池。但是，当你看到手机冒烟或起火时，你别无选择，必须立刻将其关闭。如果你想要更进一步的确保安全，你可以将铜层置于离阳极更近的地方，你就会更早的知道电池该换了。” 大多数的锂离子电池应用在小型的电子设备上。周说道：“但随着电动载具市场的扩大，并且我们开始替换飞机上的机载电子设备，安全问题将会是更大的问题。” 崔又补充道：“电池组越大，安全问题就会变得越重要。现今的一些电动汽车都配置了成千上万的锂离子电池，如果其中的一个电池爆炸，整个电池组都可能会爆炸。” 这种预警技术也可以应用于锌、铝及其它金属电池上。崔说：“这种技术可以应用于任何一种需要在爆炸前短时刻内做出预警的电池上。”