科学家制作出了一款坚不可摧的锂离子电池

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编者按：锂离子电池，以其特有的功能优势在各种便携式移动电子设备中得到遍及运用。大容量锂离子电池也现已用于对电动汽车范畴，乃至还将在卫星、航空航天以及储能等方面得到运用。但是，前几年却一再爆出三星Note7手机爆破的新闻，其背面的根本原因也是由于锂离子电池的易燃性。前几天，《连线》（WIRED）刊登了一篇令人振奋人心的新闻，文章原标题为Scientists Made a Nearly Invincible Lithium-Ion Battery，作者DANIEL OBERHAUS在文中介绍了美国科学家制作出的一款全新坚不可摧的锂离子电池。

图片来自：GETTY IMAGES @CASEY CHIN

锂离子电池简直从头刻画了整个现代国际。无论是手机、笔记本电脑，仍是电子烟、电动汽车，它都是其可重复充电电子组件中的中心要素。

尽管锂离子电池的电能贮存效果较优，一起具有高能量密度，但这并不能阐明它是完美的挑选。由于制作锂离子电池有必要依托有毒易燃资料，所以即便是最小的缺点，都或许会导致有关设备的爆破。

一组由约翰霍普金斯大学运用物理试验室（Johns Hopkins Applied Physics Laboratory）的物理学家组成的研讨人员以为，针对现有的锂离子电池安全问题，彻底有才能进一步改善。

曩昔五年以来，他们也一向在研制一款看似不会呈现安全问题的新式锂离子电池。2017年，他们连同马里兰大学（University of Maryland）的研讨人员，一起推出了一款能够切开、射击、曲折乃至浸泡的新式锂离子电池，而且还能坚持其继续放电。

2019年末，约翰霍普金斯大学的团队还进行了进一步改进晋级，使这款电池具有防火功能，而且将其电压也进步到了与平等商业产品适当的水平。当然，这或许也会让三星公司十足妒忌。

该运用物理试验室担任这项研讨的高档科学家康斯坦提诺丝·格拉索泼罗斯（Konstantinos Gerasopoulos）称，要制作这款坚不可摧的电池，其间心在于电解液，即在电池的正负极之间起传导离子效果的化学混合物。

当你在运用锂离子电池时，带电锂粒子会穿过电解液的阻止，从电池一端的阳极（负极）抵达另一端的阴极（正极），并在其间发生化学反应、发生能量。

该运用物理试验室的资料科学项目经理杰夫·马兰奇（Jeff Maranchi）称，大多数锂离子电解液都是易燃锂盐和有毒液体的混合物，这在某种程度上预示着“现在的锂离子化学职业中，存在着潜在的灾祸危险”。

假如这种将电池阳极与阴极分离隔的可渗透阻止损坏的话，那就会形成短路，一起发生很多热量。当一切这些热量触摸到电池中富氧阴极旁的极度易燃资料（如锂离子电解液）后，那你手上就会拿着一个焚烧着的电子设备。

水性电池能够尽或许的避免一切的这样一些问题，究竟电解液原本便是水性的，因而既不易燃又无毒。尽管水性电池现已存在了大约25年了，但其成效真实太弱，所以也起不到太大效果。

该运用物理试验室所发现的是，假如添加锂盐浓度，而且将电解液与一种聚合物（一种看起来像极度柔软的塑料的资料），他们就能够将电势从1.2伏进步到4伏，到达与商用锂离子电池平等的水平。

当格拉索泼罗斯和他的搭档们将一款商用电池的阳极与阴极与这个像塑料的电解液相连接后，他们成功地制作出了一款市面上从来没见过的锂离子电池。

这个电池外观通明，具有隐形眼镜的柔韧性，一起无毒且不易燃，无论是制作和运用，都能够在露天没有外壳的情况下进行。除此之外，它还能接受简直任何一种“优待”。

该款全新电池中心的电解液，是由锂盐和不易焚烧或爆破的柔软塑料型资料的混合物而成。图片来自：JOHNS HOPKINS APL

在针对这款电池的测验过程中，该运用物理试验室团队尝试过将样本浸入盐水中、用剪刀剪开、运用空气炮模仿弹道冲击，最终还用火点着。在每轮测验中，电池一向坚持着正常放电。在其间一项用火点着测验后，试验人员将烧焦部分切除，剩下部分依然正常运用了约100小时。

马兰奇还称，这种新式的水性电池也不只存在并于试验室中，其团队现已在触摸多名未公开身份的制作商。这些制作商表明，他们能够轻松地将这款全新化学资料及形状要素融入至现有的锂离子电池生成线上。据马兰奇称，不必两年时刻，它就能够投入商用商场，乃至能运用到之前未曾触及过的范畴之中。

由于其柔韧性的优势，所以也能够将其集成至可穿戴电子设备中，乃至最终还能够直接植入到衣服纤维中。

其在强度和经用等方面的优势，也暗示了其能够在许多军事和科技运用中的新用处，比方无人驾驶水下飞行器，无人机以及卫星等。

当然，现在这款电池也存在一些技能妨碍，比方添加水性电池相同面对的充电周期问题。一般而言，智能手机的电池能轻松完成超越1000次充放次数，但这款新式电池却在充放次数到100次往后，就会呈现电势能的丢失。

格拉索泼罗斯说，针对电解液化学性质的微调，或许会供给新的解决方案。

到那时候，会爆破的电子设备或许就将不复存在。

译者：俊一