PFPE聚合物如何解決鋰電池易燃“短板”
日期：2024-10-16 05:12:41 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：442據(jù)Battery.com.cn消息，由于熱穩(wěn)定性較差，又沒有良好的電控系統(tǒng)，因此鋰電池成為電動車道路上極大的安全隱患，除了電動汽車以外，消費(fèi)電子產(chǎn)品所使用的鋰電池同樣有易燃特性，雖然出廠前已經(jīng)過安全檢測，但諸如手機(jī)電池爆炸之類的新聞還是經(jīng)常見諸報(bào)端。
近日，來自美國北卡羅來納大學(xué)教堂山分校( UNC Chapel Hill)的研究人員，在試驗(yàn)一種叫做全氟聚醚(Perfluoropolyether)的聚合物時，發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)能夠與鋰鹽溶解，這意味著可以在電池中實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的特性，研究人員Dominica Wong解釋：“大多數(shù)的聚合物不會與鹽類溶解，但這種物質(zhì)可以。”最關(guān)鍵的是，它沒有易燃性。
全氟聚醚，簡稱PFPE，是一種常溫下呈液體的聚合物，幾十年來都被用作太空機(jī)械元件的潤滑劑，具有極好的熱、氧化穩(wěn)定性，為什么說PFPE聚合物能夠大大提高鋰電池的熱穩(wěn)定性呢?這得先來簡單了解下鋰電池的放電原理，即鋰離子從負(fù)極移向正極，然而手機(jī)、筆記本以及電動汽車上的電池除了放電還要進(jìn)行充電，所以還需要電解質(zhì)才行，在鋰電池中，電解質(zhì)一般都是富離子的聚酸二乙酯(DMC)。
鋰電池之所以不穩(wěn)定，原因就在于DMC，這種物質(zhì)即便在常溫下也易燃，研究小組的負(fù)責(zé)人Joseph DeSimone直接表示：“它們(DMC)就是汽油的近親?！彼?，電動汽車在遭受撞擊時，即便起火點(diǎn)不在電池，那么電池也很容易被引燃，從而讓整臺車成為一個“反應(yīng)堆”。所以，如果能讓PFPE代替DMC成為電解質(zhì)，理論上電池的穩(wěn)定性會大大提高，事實(shí)上，DeSimone的團(tuán)隊(duì)確實(shí)做到了，他們把PFPE與DMC進(jìn)行了融合，共同作為鋰電池的電解質(zhì)，發(fā)現(xiàn)不僅電池的熱穩(wěn)定性大大提高，同時導(dǎo)電效率也大大提升。
DeSimone還特意拿鋰-空氣電池來說明問題。作為鋰離子電池中能量密度最高的一種電池，鋰-空氣電池有一個瑕疵就是普通電解質(zhì)與氧氣并不兼容，而PFPE很有可能幫助解決這一問題，這樣一來，能量密度與汽油同一水平的鋰-空氣電池離它的實(shí)用化將更進(jìn)一步。
那么PFPE電解質(zhì)的電池在熱穩(wěn)定性上究竟有怎樣的表現(xiàn)呢?研究人員對其進(jìn)行的測試表明：這種電池能夠承受-90℃至200℃的溫度區(qū)間，對于電動汽車的動力電池來說，這樣的表現(xiàn)綽綽有余，而一般的鋰離子電池的溫度承受范圍是-20℃至60℃，并且隨著溫度過低、過高，其導(dǎo)電能力會大打折扣。
雖然離商用還有很長一段距離，但PFPE電解質(zhì)電池至少向我們證明了一點(diǎn)：電動汽車的電池?zé)岱€(wěn)定性和導(dǎo)電性能，是可以完全可以找到解決方案的。