科學家設計出新電池電流收集器：不僅能增加密度還防火

2020-10-16 cnBeta

據外媒報導，電池研究人員一直在用替代材料進行實驗以提高電池的性能。史丹福大學和SLAC國家加速器實驗室的一個小組聲稱已經找到了一位贏家。據悉，該團隊重新設計了鋰離子電池的電流收集器，其極大地減輕了電池的重量，這樣做不僅提高了效率還增強了防火性。

鋰離子電池的特點是有一對電流收集器，它需要跟設備的兩個電極一起工作以分配流向任意方向的電流。如今的電流收集器通常由銅片或鋁箔製成，這使得它們成為電池中最重的組件之一，有時佔到設備總重量的50%。

因此通過製造這些組件來減輕電池本身的重量將會大大提高電池的性能。這將使得它們在單位重量下能儲存更多的能量，進而減少電動汽車的負載。

以前解決這個問題的方法通常會是調整電流收集器從而使其變得更多孔或更薄以減少重量。但這些引發了電池變更脆弱、化學不穩定或需要通過添加更多的電解質材料來彌補的問題，這樣的後果是電池成本變得更高。

現在，來自史丹福大學和SLAC國家加速器實驗室的研究團隊則正在對另一種材料進行實驗，這種材料是一種叫做聚醯亞胺(polymide)的輕質聚合物。之後，這種材料被跟一種叫做磷酸三苯酯(TPP)的阻燃劑結合在一起，然後研究人員再在材料的兩側塗上一層非常薄的銅片。

跟典型的設計相比，這種夾層設計將電流收集器的重量減少了80%。而在能量密度方面，研究小組計算出，這可以轉化為16%到26%的收益。

銅片則能像常規電流集熱器一樣分配電流，同時還擁有保護聚合物和阻燃劑的能力。

隨後，該團隊進行了一些評估電池易燃性的實驗，同時他們還進行了一些以當今市面上的電流收集器為特徵的實驗。當將這兩種設備都暴露在明火下，現今使用的設計會著火，但新設計並沒有引起人們的注意，大火在幾秒鐘內就熄滅了。

目前，該電流收集器已經申請了專利，研究人員希望能通過跟電池製造商的合作將其納入到下一代電池設計中。據首席研究員Yi Cui稱，這種收集器生產起來比較容易、成本也低，所以擴大到商業生產應該是非常可行的。

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