科学|科学家设计出新电池电流收集器：不仅能增加密度还防火
据外媒报道 ， 电池研究人员一直在用替代材料进行实验以提高电池的性能 。 斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的一个小组声称已经找到了一位赢家 。 据悉 ， 该团队重新设计了锂离子电池的电流收集器 ， 其极大地减轻了电池的重量 ， 这样做不仅提高了效率还增强了防火性 。
锂离子电池的特点是有一对电流收集器 ， 它需要跟设备的两个电极一起工作以分配流向任意方向的电流 。 如今的电流收集器通常由铜片或铝箔制成 ， 这使得它们成为电池中最重的组件之一 ， 有时占到设备总重量的50% 。
因此通过制造这些组件来减轻电池本身的重量将会大大提高电池的性能 。 这将使得它们在单位重量下能储存更多的能量 ， 进而减少电动汽车的负载 。
【科学|科学家设计出新电池电流收集器：不仅能增加密度还防火】以前解决这个问题的方法通常会是调整电流收集器从而使其变得更多孔或更薄以减少重量 。 但这些引发了电池变更脆弱、化学不稳定或需要通过添加更多的电解质材料来弥补的问题 ， 这样的后果是电池成本变得更高 。
现在 ， 来自斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的研究团队则正在对另一种材料进行实验 ， 这种材料是一种叫做聚酰亚胺(polymide)的轻质聚合物 。 之后 ， 这种材料被跟一种叫做磷酸三苯酯(TPP)的阻燃剂结合在一起 ， 然后研究人员再在材料的两侧涂上一层非常薄的铜片 。
本文插图
跟典型的设计相比 ， 这种夹层设计将电流收集器的重量减少了80% 。 而在能量密度方面 ， 研究小组计算出 ， 这可以转化为16%到26%的收益 。
铜片则能像常规电流集热器一样分配电流 ， 同时还拥有保护聚合物和阻燃剂的能力 。
随后 ， 该团队进行了一些评估电池易燃性的实验 ， 同时他们还进行了一些以当今市面上的电流收集器为特征的实验 。 当将这两种设备都暴露在明火下 ， 现今使用的设计会着火 ， 但新设计并没有引起人们的注意 ， 大火在几秒钟内就熄灭了 。
目前 ， 该电流收集器已经申请了专利 ， 研究人员希望能通过跟电池制造商的合作将其纳入到下一代电池设计中 。 据首席研究员Yi Cui称 ， 这种收集器生产起来比较容易、成本也低 ， 所以扩大到商业生产应该是非常可行的 。
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