最新科技来了，从此告别锂电池着火，三星都不用怕了！
来源：宝鄂实业
2019-03-18 18:11
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锂离子电池的爆炸可能会对航空公司的航班造成严重的破坏，对人们的日常生活中也是带来了不小的影响。现在，橡树岭国家实验室(ORNL)的科学家们提出了一种新的化学配方来解决这个问题。锂电池有两个电极，由薄薄的塑料板隔开，淹没在液体电解质中-这是一种化学介质(通常是易燃的锂离子液体)，允许电荷在锂离子阴极之间流动到碳阳极。当那个薄薄的塑料板断裂时，电极就会聚集在一起，使电池短路。这就产生了热量，这可以点燃液体电解质并且爆炸！非易燃固体电解质可以解决这个问题，但ORNL物理学家加布里埃尔·维思(Gabriel Veith)表示，这将需要对锂离子电池的生产工艺进行重大改革，这是制造商可能不愿进行的一项可观的资本投资。这就是为什么他和他的团队正在研究如何调整传统的电解质配方。
在本周的演讲中美国化学学会会议在波士顿，Veith说，他在给孩子们介绍一种玉米淀粉和水的混合物时，意外得到了这个灵感，这种混合物被俗称为“Oobleck”，这个绰号是对苏斯博士孩子们的故事的认可。艾萨克牛顿对理想液体的定义是，粘度(流动的摩擦力或阻力)主要取决于温度和压力。也就是说，即使你通过搅拌或混合施加剪切力，水的流动也是一样的。然而，对于像Oobleck这样的非牛顿流体，粘度随剪切力的变化而变化。起初，物质中的颗粒(在这种情况下是胶体，玉米淀粉颗粒悬浮在水中)是松散结合的，但任何剧烈的撞击都会使这些键加强，从而使颗粒固定在一起。打一碗橡皮泥，它变硬成一个固体，软化再次随着能量的消耗。
配方很简单：将球形二氧化硅纳米粒子悬浮在锂离子电池常用的液体电解质中，你的工作就完成了。棘手的部分是确保所有纳米粒子的尺寸相同(直径200纳米)；否则，它会产生相反的效果，液体在撞击时变得不那么粘稠变稀(液体)“那太糟了，”维思说。在电池容量减少和充电速度较慢方面有一个小小的权衡，但除此之外，性能可以与目前的锂离子电池相媲美，它只需要对生产过程进行一次小小的修改。并且如果此项工程可以顺利完成，将彻底改变传统手机、笔记本的锂电池使用，大大提高设备的安全性，人们也不用再害怕“三星手机”带来的相关隐患！
有媒体曾对这种神奇的电池做了一个实验，当他们用尖刀刺伤，有枪射击并敲砸某品牌的电池时，它们会爆发出美丽、灿烂而且可怕的火焰。但在相同的实验条件下，Safe Core电池却没有发生燃烧或者爆炸的现象。
根据Amionx的说法，该公司的突破不仅仅是一种不易燃烧的电池。该公司的科学家发现了一种他们声称可以轻松应用于现有电池生产线的新技术，在无需新机器的情况下，为世界上任何锂离子电池带来这一里程碑式的突破。
该公司表示现有的机器设备每年可生产一百万个锂离子电池，而且它们不仅仅用于展示。美国锂电能源公司（Amionx的母公司）与美国军方合作为美国军方供应电池。用于重型卡车和轻型装甲车辆，如MRAP等项目。公开的记录显示该公司迄今已从军队获得了277万美元的研发补助金。
我们所看到的似乎是典型的普通电池制造工艺。但Amionx的化合物是一种特殊的配方，用了四年时间才创造出来。当电池发热，并有可能着火时，Amionx的特殊材料就像电熔丝，在电池的两个关键部件之间形成物理间隙。这个差距意味着电力被迫通过电池更加艰难的路径，这大大减缓了电池因为过热以至于着火或者有爆炸反应的可能性。
Amionx的创始人兼首席技术官江帆博士承认，今天的锂离子电池有各种其他可以防止火灾的机制，包括电流断路器，停机分离器和PTC（正温度系数）设备，但他说所有这些都可能失效。电池发热放热的速度之快，足以让某些安全机制可能会在它们采取行动之前完全融化。官江帆称“这就是为什么有时即使他们有关闭分离器，他们仍然会有这些爆炸事件。”
为了测试Amionx的安全性，他们利用一台设计用于将巨大的重物放在平放在电池顶部的金属条上的机器冲压电池，瞬间彻底压碎大部分电池，而另一台则用巨大的钉子慢慢刺破它。
首先测试者尝试使用标准的锂离子电池组，内部没有Safe Core材料。当钉子进入时，电池的反应速度令人震惊。它像一个气球一样膨胀，冒出一阵烟雾，射出绯红的火花，最后爆炸成一个巨大的火焰柱，到达测试室的天花板。所有这些都在6秒内发生。使用破碎机，相同的反应仅需3秒钟。
但是当测试者将Safe Core处理过的电池放置在相同的折磨设备中实验时，电池并没有发生凸起，也没有烟雾，更没有火焰射出。被刺破的破碎电池在被压或者穿透后的10分钟内是热的，甚至可能很烫手，但是就是没有爆炸。
同样测试了子弹穿透电池也是相同的测试结果。但是虽然Safe Core电池可能能够承受一颗子弹而不燃烧或者爆炸，但Amionx称他们只能安全地承受一颗子弹的冲击。该公司称这些电池内部仍然存在易燃液体，被穿透后它正从漏洞中漏出......第二次射击可能会引发火花并引发火灾。
这种的成功实验似乎也支持第三方测试。着名的产品测试公司Underwriters Laboratories（UL）对一些Safe Core电池进行了测试，发现它们具有相似的结果。
目前至少有一家科技巨头在Safe Core上表现出了信心。高通公司是去年在Amionx上投资的公司之一。该公司称“在对知识产权和技术进行尽职调查后，我们感到很自豪的是，Amionx Safe Core的差异化有助于为锂离子电池的供应商和消费者提供价值。”
即使Safe Core比传统的锂离子电池更安全，制造商也有可能坚持下去。但是有人认为目前来说这是一个不必要的，昂贵的权宜之计。研究人员目前正致力于研究用水甚至固体聚合物材料代替这种易燃液体电解质的电池。那些所谓的固态电池就是电池先驱Goodenough目前正在开发的产品，这也是一大批电动汽车公司正在大肆投资的产品。宝马、大众、丰田、本田和日产正在投资这项技术。
Amionx表示，Safe Core的成本很低，只需要许可费，公司可以自己获得的廉价化学品，也许电极层压机需要运行20％才能正确应用Safe Core层。Amionx表示，它的发明理论上可以通过防止过度充电来改善固态电池，这是固态电池无法避免的。
还有成本因素。根据范博士的说法，现实情况是，电池公司确实计算出他们可以承受的潜在损失有多大，平衡罕见火灾的责任风险与更换电池的成本。鉴于消费电子行业利润微薄，公司可能会投资于客户愿望清单上更高的产品改进：制造电池寿命更长、重量更轻或者充电速度更快的产品。但2016年三星的Galaxy Note 7危机向我们展示了当电池火灾可能性超过正常0.00001％的可能性时会发生什么。如果另一起此类事件导致伤害甚至死亡，它可能会对相关公司和整个行业产生巨大影响。
