手机再也不爆炸?美国工程师:木头做电池更安全

时间:2019-12-06 来源: 国内新闻

受树木结构的启发,马里兰大学的工程师将木材改性为锂金属电池负极的特殊结构,以避免一些关键因素导致电池失效。

锂离子在可充电电池中移动,为手机、笔记本电脑甚至灯泡供电 当电池充满电时,负极:锂金属膨胀,当电池耗尽时,锂金属收缩。 尺寸的快速变化会导致意想不到的后果,例如锂金属表面锂的增加。 随着时间的推移,这些损坏会累积起来,并会导致严重的安全隐患,如过热或火灾。 对此,张颖博士提出了一种新的设计,可以提高电池的能量密度,增加电池容量,同时降低电池过热的风险。

这种新电池不是用金属块来储存锂离子,而是储存在木头的自然通道中,木头被植物用来运输水和营养物质。

Wood就像一家酒店,提供大量的房间(通道),可以容纳许多客人(锂金属) 当锂金属“客人”进入木制酒店时,酒店可以容纳所有客人,将他们舒适安全地安置在每个房间,同时保持木制的外部结构。 每个房间可以容纳尽可能多的居民,但整体结构不会损坏或倒塌。

这样生产的电池非常安全,可以快速充电和放电。 工程师用电流密度来测量电池,也就是锂金属在表面积累的速度。高电流密度相当于木制酒店中的大客流,但是当酒店的门被堵塞时可能会有一些问题。 这个问题可以通过简单地增加锂离子可以通过的门的数量来避免,这正是本研究中使用的方法。 虽然同时通过的锂金属客人总数保持不变,但是通过每个门的客人数量非常少,即局部电流密度很小。 通过利用木材所有者每个通道中较大的表面积,可以降低局部电流密度,使得锂金属的受控移动更容易。

在电池中使用大量锂箔是一种传统的选择,就像只有一扇门可供客人进出一样。这种旅馆不稳定。 当电池处于高电流密度时,单扇门不足以容纳大流量的客人,因此容易损坏,导致电池内部存在隐患。 另一方面,由于其为居民提供了大量的直通道和多通道门,木制酒店的设计允许锂电池分别进入独立的通道,因此即使在高电流密度(3mA/cm2)下也可以进行组织,避免了可能导致电池故障的树形分支结构。

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