下一代锂离子电池将拥有高能量密度

乘飞机的情况下，锂电池是不可以托运的；一些设计方案欠佳的商品，比如三星GalaxyNote7，连做为手提式行李箱带上上机操作都不好；纯电动车起火的安全事故也是不断见诸报端。

锂电那么不安全，是由于在高溫、撞击等状况产生时，充电电池非常容易起火、乃至引起发生爆炸，针对特种公司、汽车安全性组成严重危害。基本锂电还是这般，针对有着高效率能量相对密度的下一代锂电池——锂金属电池而言，其安全系数则是更大的难题。能够那么说，安全隐患是困惑着锂电池进一步发展趋势的关键要素之一，也是很多科学研究精英团队关键科技攻关的目标。

前不久，国际性著名原材料学者、《麻省理工科技评论》“三十五岁下列自主创新35人”评审团、斯坦福学校崔屹专家教授榜首的精英团队在锂金属电池安全领域获得了重大进展。她们产品研发出了一种能够防火安全的超轻型锂金属电池电解质溶液原材料，用这类电解质溶液做成的充电电池不仅有着高效率能量相对密度和优异的光电催化特性，还有着了非常高的安全系数：不但不容易起火，还会继续在就算早已起火的状况下持续保持工作中！此项成效为锂金属电池安全系数的科学研究强调了全新升级的方位。

无论是手机上、电脑上，還是纯电动车、储能电站，大家的生活起居和人们操纵气候问题的勤奋都离不了锂电池。而锂电池科学研究最重要的方位之一，便是提升它的比能量，也就是企业品质锂电能够带上的电磁能。针对手机上而言，高效率能量相对密度代表着更长的续航时间，而针对纯电动车而言则代表着里程数。

提升锂电池比能量最重要的关键技术之一，是应用锂金属材料、而不是锂元素的化学物质来做为锂电的电级。从而做成的锂金属电池，比能量能够做到目前充电电池的数倍，被觉得是下一代高效率能量相对密度充电锂电池的“圣杯”。但锂金属电池有一个非常大的难题——它很不安全。

一块锂电的构造，能够被了解成是一个“三明治”，夹在中间的是承担传送锂离子电池的电解质溶液/膈膜，而坐落于左右两边的是承担传送电流量的电级。在高电流量或是数次循环系统以后，锂金属电极的表层会生出一种称为锂枝晶的物品。锂枝晶原本是锂金属材料不断沉定、溶解的結果，但伴随着它的生长发育，它会捅穿充电电池正极负极中间的电解质溶液/膈膜，让充电电池的正极负极立即连在一起，导致短路故障，从而引起充电电池的热无法控制，导致着火、发生爆炸等状况的出現。以便处理这个问题，专家想到了许多构思。在其中的一条是应用固体原材料，而不是现阶段流行商业服务锂电池选用的液体原材料，来作为充电电池的电解质溶液。有一定冲击韧性的固态电解质有着“硬实”的表层，能够抑制锂枝晶的生长发育，进而确保充电电池的安全性。殊不知，目前的固态电解质却都有各的难题：有的过厚，会造成充电电池的比能量降低；有的易燃，造成安全系数不佳；有的过软，没法抑制锂枝晶的生长发育……总而言之，并沒有一款电解质溶液能够另外考虑锂金属电池的性能卓越和安全性必须。而崔屹精英团队明确提出的这类电解质溶液原材料，是第一种能够另外保证防火安全、纤薄、又光电催化特性优质的固态电解质原材料。这一原材料的窍门取决于，它融合了三类原材料各有的优点。最先，是多孔结构的聚酰亚胺膜（Polyimide，PI）。它是一种运用普遍的施工材料。它具备很高的冲击韧性，能够对锂枝晶的生长发育开展抑制；溶点也很高，能保证不在太强烈的点燃产生的情况下不会熔融，进而减少短路故障的风险性；并且，这类原材料还能够做得太薄（仅有10-25μm），还超轻，进而明显提升充电电池的比能量。次之，是十溴二苯己烷（DBDPE）。它是一种防火材料，将这类原材料加上到聚酰亚胺膜（PI）里，能够避免电解质溶液着火。

是聚氧化乙烯（PEO）和双三氟羟基磺酰羟基锂（LiTFSI）。这二种原材料导电率出色、成本低、重量较轻，是得到了普遍科学研究的高聚物电解质溶液原材料，也是现阶段很多锂金属电池挑选的固态电解质原材料。将这二种原材料加上到新式电解质溶液中，让电解质溶液有着了很好的光电催化特性。由高冲击韧性的聚酰亚胺膜（、无卤阻燃剂十溴二苯己烷（DBDPE，虚线图上橘色一部分）和高导电率的聚氧化乙烯（PEO）、双三氟羟基磺酰羟基锂（LiTFSI，虚线图中灰色一部分）组成的新式固态电解质（来源于：Cui,etal.）

历经检测，她们发觉，三种原材料的特性都会这类高分子材料中获得了极致的反映。最先，冲击韧性。新式电解质溶液原材料的冲击韧性，比由聚氧化乙烯（PEO）和双三氟羟基磺酰羟基锂（LiTFSI）组成的基本电解质溶液原材料高于了4个量级，明显提升了电解质溶液抑制锂枝晶的工作能力。历经60°C下300钟头的检测，这类高韧性的电解质溶液原材料仍然能够很好地抑制锂枝晶的生长发育。次之，阻燃性。基本PEO/LiTFSI电解质溶液原材料能够随便引燃，但从下面的图中能够见到，加上了无卤阻燃剂DBDPE的新材料，在点燃以后的2秒左右内火苗就自主灭掉了，主要表现出了出色的防火安全特性。第三，导电性和循环系统可靠性。历经300次循环系统以后，新式电解质溶液原材料仍然保持了很高的倍数（1C下131mAhg1），而做为对比的基本PEO/LiTFSI电解质溶液，倍数显著要更低，循环系统特性都不平稳。因此，由这三类原材料融合而成的全新升级固态电解质，便另外有着了防火安全、纤薄、导电性的优质特性。在更为苛刻的全充电电池打火试验中，基本充电电池早已点着、形变、“弃疗”了，但新式电解质溶液做成的充电电池，就算被火苗包囊，却仍然能够为LED灯供电系统。以后，火苗还能自主灭掉。

这就是文章开头的那一幕。一般状况下，锂电超温就会有将会造成发生爆炸，不要说再次工作中了，不引起火灾事故即使非常好了。这类新型电池不但起火还能工作中，以后还能自主救火，针对锂电而言是十分难能可贵的事儿。

现阶段，锂电的安全系数获得了愈来愈多的人的关心。不久前，充电电池大佬byd公布的全新升级“刀头充电电池”，主推的定义之一便是高安全系数。每家充电电池生产商也都跃跃欲试，期待在锂电安全领域取出自身的计划方案。崔屹精英团队的这一新突破尽管尚处在试验室环节，但意味着锂金属电池早已能够在有着高效率能量相对密度的另外，兼顾非常高的安全系数。这为锂电科学研究出示了全新升级的方位。