锂离子电池首次实现自动断电 以塑料为材质

“我们所设计的电池是首创，在不断加热、继而冷却的循环内，可以完全关闭、继而恢复，而不损失性能。”斯坦福大学化学工程学教授鲍哲南介绍，“新型电池以塑料为材质，嵌入细微金属镍颗粒，而颗粒表面有尖刺，尺度以纳米衡量。”

据悉，美国斯坦福大学研究人员研制出的这种新型锂离子电池，首次实现温度升高时自动断电，温度降低时自动恢复，可望解决各种电器内锂离子电池易于起火的难题。

这项研究由鲍哲南及化学工程系、材料科学系多名教师、博士后研究人员等参与。鲍哲南曾入选英国《自然》杂志2015年度对全球科学界出现重大影响的十大人物。

典型锂离子电池由两个电极与一种液体或者凝胶体电解液构成，由电解液在两个电极之间输送带电粒子。电池假如破损、短路或者充电过量，会生成热;假如温度达到大约150摄氏度，电解液可能会燃烧，进而引发爆炸。

新型电池以塑料为材质，嵌入细微金属镍颗粒，而颗粒表面有尖刺，尺度以纳米衡量。研究人员在带有尖刺的镍颗粒上覆以石墨烯，即厚度相当于一个原子的碳，继而把这些颗粒嵌入一层弹性聚乙烯薄膜。薄膜与电池的一个电极附着，承载电池所输出的电流。假如薄膜导电，镍颗粒上的尖刺要物理“搭接”在一起。一旦温度升高，热膨胀状态下，聚乙烯薄膜延展，镍颗粒之间距离加大，薄膜不再导电，电池就会无法输出电能。

实验中，研究人员把电池加热至超过70摄氏度，聚乙烯薄膜作气球状膨胀，带有尖刺的镍颗粒分离，电池断电;把温度降回70度，聚乙烯薄膜收缩，镍颗粒尖刺恢复接触，电池恢复供电。

研究人员认为，根据嵌入颗粒的多少或者聚合物(薄膜)材料类型的不同，可以设置断电温度，如可实现电池在50摄氏度或者100摄氏度时断电。