其他

液化氣體引領電池革命

氟甲烷讓鋰離子電池更安全、也更耐久。

撰文/塞達卡(Matthew Sedacca)
翻譯/周坤毅

其他

液化氣體引領電池革命

氟甲烷讓鋰離子電池更安全、也更耐久。

撰文/塞達卡(Matthew Sedacca)
翻譯/周坤毅


消費電子產品中常見的鋰離子電池(lithium-ion battery)可能會起火燃燒甚至爆炸,去年有些三星智慧型手機Note7的使用者便遭此慘痛經驗。


這種電池通常使用有機溶劑和溶解鋰鹽製成的電解質。這類液體能讓離子通過多孔薄膜在電極間流動,從而產生電流,但液體中容易產生樹枝狀結晶(細微的鋰金屬纖維),進而造成電池短路並迅速發熱。現在研究人員利用氟甲烷(CH3F),研發出更強效也更安全的電池。


美國加州大學聖地牙哥分校的博士後研究員拉唐吉(Cyrus Rustomji)與同事最近測試一種由液化氟甲烷組成的溶劑,能像傳統有機溶劑一樣溶解鋰鹽。這款實驗性的電池經過400次完全充放電後,儲存的電量跟全新時不相上下,但傳統鋰離子電池通常只剩約20%的電量。除此之外,凝結氣體電池(condensed-gas battery)也不會產生樹枝狀結晶。相關成果發表在今年初的《科學》期刊。


傳統鋰離子電池如果被刺穿,會使分隔電極的薄膜破裂,電極互相接觸而形成短路,並導致電池過熱,在外界氧氣助燃下,容易起化學反應的鋰電解質便可能起火燃燒。論文的主要作者拉唐吉表示,氟甲烷只有在高壓下才會液化,如果這款電池被刺穿,內部壓力釋放,液體會氣化並逸散。由於沒有電解質讓離子快速移動,電池也不會起火燃燒。


拉唐吉指出,和傳統鋰離子電池不同的是,這款電池在-60℃時依然運作良好,因此適用於高空無人機上的儀器與長程太空船。


未參與這項研究的麻省理工學院材料化學教授薩多威(Donald Sadoway)評論,這項新概念促使我們關注過去很少研究的液體類別,但研究人員必須確保過多熱量不會使液化氣體快速膨脹,導致壓力升高而造成危險。


更多相關文章

2017年11月189期減重不能只算熱量 雜誌訂閱

本期最新文章