據(jù)外媒New Atlas報道，電池研究人員通常將重點放在如何使設備更安全上，加州大學圣迭戈分校（UCSD）的科學家報告了在這一領域取得的有希望的進展。該團隊新開發(fā)的安全功能可充當鋰金屬電池的“溢洪道”，以阻止發(fā)生故障時發(fā)生的電子流，從而防止熱量迅速積聚以及危險的火災和爆炸。
鋰金屬電池在性能方面具有很大的潛力，但在目前的形式上很容易發(fā)生故障。這是由于被稱為樹枝狀晶體的針狀結構的生長所致，該樹枝狀結構在電池充電后在陽極上形成，并且可以刺穿隔板，而隔板是在陽極和陰極之間形成的屏障，可減慢能量和熱量的流動。
當這個障礙被破壞并且電子可以更自由地流動時，它們會產生更多的熱量，并且事情會失控，導致電池過熱、失效、著火甚至爆炸?？茖W家們正在尋求以各種方式解決鋰金屬電池中的這些問題，其中使用超聲波或特殊的保護層來防止枝晶生長只是其中的幾種可能性。
UCSD團隊的解決方案涉及對隔板組件的設計進行調整，使其覆蓋部分導電納米管網(wǎng)中的一側。當枝晶形成并刺穿隔膜時，電子聚集在該網(wǎng)上并緩慢地從電池中排出，而不是一次全部淹沒。該團隊將此比喻為大壩發(fā)生故障時溢洪道的工作方式。
“當大壩開始發(fā)生故障時，將打開溢洪道，以使水以可控的方式滴流，這樣當大壩破裂并溢出時，就不會有太多的水引起洪水，”論文的第一作者馬修·岡薩雷斯（Matthew Gonzalez）表示?！斑@就是我們分離器的想法。我們正在消耗電荷，速度要慢得多，并且要防止電子‘泛濫’到陰極。當樹枝狀晶體被隔離物的導電層攔截時，電池可以開始自放電，因此，當電池短路時，將沒有足夠的能量導致危險發(fā)生?！?
在測試中，采用新隔板設計的鋰金屬電池在20至30個循環(huán)中逐漸退化，而使用傳統(tǒng)隔板的電池在單個循環(huán)中突然失效。盡管他們無疑會在性能方面追求更高的目標，但研究人員已經(jīng)基于這些早期結果看到了設計的真正優(yōu)勢。
“在實際用例中，您不會有任何提前警告，表明電池將要發(fā)生故障。前一秒鐘可能好好的，然后下一秒鐘可能著火或完全短路。這是不可預測的。”岡薩雷斯說。“但是使用我們的隔板，您會得到預先警告，每次充電時，電池都會變得越來越差?！?
該研究發(fā)表在《先進材料》雜志上。
