用石墨烯包裹锂电池阴极能防止电池起火？
来源：宝鄂实业
2019-10-07 14:45
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据国外媒体报道，锂电池可以使电动汽车行驶里程达到数百英里，储能能力是众所周知的，但这种电池的风险也是众所周知的。电池工人称这种现象为“热失控”（即电池积聚的热量过多）。当电池过热或快速循环时，最常发生火灾事故。随着每年越来越多的电动汽车上路，电池技术也需要发展，以减少危险和灾难性火灾事故的可能性。
芝加哥伊利诺伊大学芝加哥工程学院伊利诺伊大学的研究人员发布了一份研究报告，认为21世纪的石墨烯这种神奇材料可以从锂离子电池点火过程中吸收氧气，从而降低火灾风险。
锂电池由于快速的电池循环或充放电，以及电池内积聚的高温而起火。这些条件会导致电池内的阴极（在大多数情况下，阴极是含锂的氧化物，通常是锂钴氧化物）分解和释放氧气。电解液在高温下会分解并释放出易燃物。如果氧气与这种易燃物结合，就会发生自燃。
“我们相信，如果有一种方法可以防止阴极释放的氧气与电池中的其他可燃物相结合，我们就可以减少火灾的可能性，”工程技术学院机械与工业工程副教授、通讯作者Reza Shahbazian Yassar说。在报纸上。
结果表明，石墨烯材料是理想的溶液，石墨烯是一种具有独特性质的超薄碳原子层。Shahbazian Yassar和他的同事以前曾使用石墨烯来调节锂在锂金属电池电极上的蓄积。
Shahbazian Yassar和他的同事们知道氧原子不能从石墨烯层泄漏。此外，石墨烯具有强度高、柔韧性好、导电性好等优点。他们认为，如果用石墨烯将锂钴阴极的小颗粒包裹在锂电池中，就可以防止氧气逸出。
首先，研究人员对石墨烯进行化学改性，使其具有导电性。接下来，他们用导电石墨烯包裹锂钴阴极电极的微粒。当研究人员使用电子显微镜观察石墨烯包覆的锂钴粒子时，他们发现高温下释放的氧气明显少于石墨烯包覆的粒子。
接下来，研究人员将石墨烯涂层粒子与键合材料结合起来，形成一个阴极，整合到锂金属电池中。当研究人员测量电池循环期间的氧气释放量时，他们发现即使在非常高的电压下，几乎没有氧气从阴极逸出。即使经过200次充放电循环，锂金属电池仍然表现良好。
Sharifi Asl说：“与传统的锂金属电池相比，石墨阴极镀膜电池在快速循环后仅失去约14%的容量，而在相同条件下，传统的锂金属电池的性能下降了约45%。
Shahbazian Yassar说：“石墨烯是防止氧气进入电解质的理想材料。该材料是不透氧的、导电的、柔性的、高强度的，并且能够承受电池的内部条件。而且它只有几纳米厚，所以不会提高电池的质量。我们的研究表明，石墨烯在阴极中的使用可以减少氧气释放，这可能大大降低电池起火的危险，而这种电池为手机和汽车提供动力。
