手機(jī)電池爆炸?這種事經(jīng)常在新聞出現(xiàn)。而最近屢見報(bào)端的懸浮滑板自燃或者爆炸事件的主要原因也都是因?yàn)殇囯姵剡^熱，這不禁讓人擔(dān)心鋰電池的安全性——雖然這種事并不總是發(fā)生，但萬(wàn)一這個(gè)“不定時(shí)炸彈”真的爆炸了呢?
但是最近美國(guó)科學(xué)家研制出的新型鋰電池則徹底解決了這個(gè)問題。斯坦福大學(xué)的研究者們發(fā)明了世界上第一款可以在過熱之前自動(dòng)罷工的鋰電池，并且它能在溫度下降后馬上恢復(fù)工作。
傳統(tǒng)的鋰電池有一對(duì)電極和液體或者膠狀電解液組成，帶電粒子在它們之間同行。但是，如果由于故障或者過量充電導(dǎo)致電池的溫度達(dá)到了150攝氏度，電解液就會(huì)著火并引發(fā)爆炸，由此引發(fā)了無(wú)數(shù)杯具。
化學(xué)工程師Zhenan Bao說：“我們已經(jīng)設(shè)計(jì)出第一款這樣的鋰電池，在受熱和冷卻時(shí)能自動(dòng)停止工作和激活，反復(fù)循環(huán)卻不影響性能。”
這并非研究者們首次嘗試在鋰電池上安裝熔斷機(jī)制以避免過熱造成的危險(xiǎn)。之前的實(shí)驗(yàn)中，人們使用了阻燃劑和銅分離器預(yù)防潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)。研究者之一Yi Cui說：“不幸的是，這些技術(shù)對(duì)電池造成的影響是不可逆的，過熱之后，電池就廢了。”
對(duì)比之下，這種新方法的好處在于它能自動(dòng)反應(yīng)，而且重復(fù)生效。這種材料由極微小的鎳粒子組成，表面突出著納米級(jí)的小刺。這些粒子被石墨烯包裹，被嵌入到一片有彈性的基乙烯薄膜中。
領(lǐng)導(dǎo)研究的Zheng Chen說：“我們把聚乙烯膜貼到電極的一端，從而電流可以穿過它。在導(dǎo)電狀態(tài)下，帶刺的微粒是彼此接觸的。但是在熱脹過程中，聚乙烯膜會(huì)拉伸，于是微粒之間就分開了，薄膜就不導(dǎo)電了，電流也就中斷了。”
在實(shí)驗(yàn)中，研究者們用熱風(fēng)槍給電池加熱。當(dāng)電池達(dá)到70攝氏度時(shí)，聚乙烯薄膜就擴(kuò)張了，電池罷工，溫度一旦下降，薄膜就自動(dòng)收縮，電池又恢復(fù)工作。
根據(jù)研究者的介紹，溫度的閥值可以根據(jù)聚合物材料的粒子組成情況進(jìn)行設(shè)定，從而電池傳導(dǎo)和不傳導(dǎo)的溫度可以更低或者更高。
這項(xiàng)發(fā)明發(fā)表在《自然》雜志上，不僅僅會(huì)解決懸浮滑板的問題，而且能讓所有鋰電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備避免過熱的風(fēng)險(xiǎn)，包括智能手機(jī)，平板和筆記本。
Cui說：“相比以前的方法，我們的設(shè)計(jì)更加可靠，快速，而且可以循環(huán)使用。既保證了電池性能，又能提供安全性。在未來的電池應(yīng)用中，這項(xiàng)技術(shù)大有可為。”
