纳米线可降低锂离子电池易燃性

2018-05-08      315 次浏览

  从手机、3C产品到电动车或是大型储能电厂,锂离子电池可说是无处不在,为当今储能技术主流,但安全性质一直为人诟病,因此不少科学家试图找出各式解决办法。根据美国化学学会期刊《NanoLetters》,科学家发现纳米线(nanowires)不仅可降低锂离子电池的易燃性,也可以增强电池性能。


  离子透过电解质在电极两端移动,而传统的电池电解质是由盐与有机溶剂制成,为最成熟、使用最广泛的技术之一,但容易蒸发并可能引起火灾,因此研究人员已将目光转向固态电解质,并提出不少潜力选项。


  其中聚合物电解质(Polymerelectrolytes)为潜在生力军,具有稳定、便宜与可挠等优点,不过其同时存有较差的导电性与机械性质,还无法达成商业化。因此为提升该电解质竞争力,科学家想要借由增加化合物排列来增强电解质。


  浙江工业大学材料科学家陶新永及其团队便制造出硼酸镁(Mg2B2O5)纳米线,由于该材料具良好机械性能和导电性,还是一种无污染、低毒性的阻燃剂,可提升防火碳层的稳定性,于是团队想将硼酸镁纳米线置于固态聚合物电解质中,研究该材料特质是否可为电池性能尽一分心力。


  该团队将聚合物电解质与分别与5%、10%、15%跟20%重量的硼酸镁纳米线混合,发现纳米线可增强电解质导电性,且与没有加增纳米线的电解质相比,新型电解质可承受更多应力(stress),让电极表面更稳定。


  团队指出,离子流动加速让电池导电率进一步提高,研究也发现该电解质不具易燃性。团队实际将新型纳米线电解质与磷酸铁锂(LiFePO4)阴极与锂阳极组合后,与旧有的电解质相比,倍率效能(rateperformance)和循环容量也更高,在温度50°C、40°C与30°C跟0.2C放电倍率下,循环容量为150、106与50mAhg-1。


  不过研究人员也表示,虽然纳米线大大提升导电率与防火性,但仍无法在室温稳定运作,距离商业化还有一段距离,尚需要再持续研究。


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