圖示：新型電池核心的電解質(zhì)是鋰鹽和一種不會著火或爆炸的軟塑料材料聚合物。新浪科技原文配圖
據(jù)國外媒體報道，近日科學(xué)家們制造出一種幾乎不新型鋰離子電池，經(jīng)受切割、彎曲、撞擊、液體浸泡甚至于被點燃后仍然可以正常供電。
鋰離子電池塑造了現(xiàn)代世界。這些電池是從手機、筆記本電腦到電動汽車等大多數(shù)可充電設(shè)備的核心。雖然鋰離子電池能夠反復(fù)充放電，而且能量密度很高，但也存在著自身的缺陷。鋰離子電池有毒、而且易燃，這意味著即使是最小的破損也可能導(dǎo)致鋰離子電池發(fā)生爆炸。
由約翰霍普金斯應(yīng)用物理實驗室物理學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員堅信能夠發(fā)明出更安全的電池。在過去的五年里，他們一直在開發(fā)一種不會失效的鋰離子電池。2017年，他們與馬里蘭大學(xué)（University of Maryland）的研究人員合作，首次展示了這種堅固耐用的電池，經(jīng)受切割、撞擊、彎曲和浸泡后仍然可以正常供電。去年年底，約翰斯·霍普金斯大學(xué)的研究小組又前進了一部，使其具有防火性能，并將電壓提高到與商業(yè)產(chǎn)品相當(dāng)?shù)乃健?/p>
領(lǐng)導(dǎo)這項研究的約翰霍普金斯應(yīng)用物理實驗室資深科學(xué)家康斯坦第諾斯·吉拉索普洛斯（Konstantinos Gerasopoulos）指出，制造堅不可摧鋰離子電池的秘密在于電解液，正是這種化學(xué)物質(zhì)將電池的正極和負極分開。當(dāng)你使用鋰離子電池時，帶電鋰粒子從陽極到陰極穿過電解質(zhì)中的屏障，在其中進行化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生能量。
大多數(shù)鋰離子電解質(zhì)是易燃鋰鹽和有毒液體的混合物，這意味著“在今天的鋰離子化學(xué)研究中，實際上是一個可能會導(dǎo)致災(zāi)難的配方。”約翰霍普金斯應(yīng)用物理實驗室材料科學(xué)項目經(jīng)理杰夫·馬蘭奇（Jeff Maranchi）說。如果分隔陰極和陽極的可滲透屏障崩潰，就會造成電池短路并產(chǎn)生大量的熱量。當(dāng)所有的熱量都接觸到高度易燃的鋰離子電解液時，鋰離子電池就會發(fā)生起火爆炸。
水性電池避免了所有這些問題，因為電解質(zhì)是水基的，因此既不易燃也無毒。它們已經(jīng)存在了25年，但由于能量太弱而無法發(fā)揮作用。研究小組發(fā)現(xiàn)，通過增加鋰鹽的濃度，并將電解液與一種類似于軟塑料的聚合物混合，可以將電勢能從1.2伏特提高到4伏特，這與目前的商用鋰離子電池相當(dāng)。
當(dāng)吉拉索普洛斯和他的同事們在這種新型電解質(zhì)中加上商用的陰極和陽極時，得到了一個從未見過的鋰離子電池。它像隱形眼鏡一樣透明，可彎曲、無毒且不易燃，可以在露天環(huán)境中生產(chǎn)和操作，更不需要外殼。最重要的是，它可以承受各種沖擊和破壞。
在測試中，研究人員將設(shè)備浸入鹽水中，用剪刀剪開它，用空氣炮模擬彈道對電池進行沖擊，然后點燃。在每一次測試中，電池都能夠不間斷地發(fā)出電流。在燃燒測試后，研究人員將燒焦的電池部分切掉，電池能夠繼續(xù)正常工作100小時。
馬蘭奇說，這種新型的水基電池不僅僅是屬于實驗室里的新奇東西。研究團隊已經(jīng)在與一些不愿透露姓名的制造商在進行談判。他們說，這些制造商可以毫不費力地將新型化學(xué)物質(zhì)和制造方法整合到現(xiàn)有的鋰離子生產(chǎn)設(shè)施中。他說，這種電池可能會在兩年內(nèi)上市，而且會應(yīng)用到以前鋰離子電池沒有涉足的領(lǐng)域。
由于其天然的柔韌性，可以被整合到可穿戴電子產(chǎn)品中，甚至最終直接整合到服裝纖維中。這種新型電池的堅固性也能夠應(yīng)用于軍事和科學(xué)研究領(lǐng)域，比如自動水下航行器、無人機和衛(wèi)星。
還有一些技術(shù)障礙需要克服，比如如何增加電池的可充電次數(shù)。一塊典型的智能手機電池充放電次數(shù)可以超過1000次，但是這種新型鋰離子電池在充電100次后就開始失去效率。吉拉索普洛斯說，對電解質(zhì)化學(xué)配方進行微調(diào)應(yīng)該可以解決這個問題。
或許，鋰離子電池會發(fā)生爆炸的時代就要結(jié)束了。
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