石墨烯涂层能防止锂电池起火

锂电池使电动汽车一次充电可以行驶几百英里。它们储存能量的能力是众所周知的，但它们偶尔着火的倾向也是众所周知的——电池研究人员将这种现象称为“热失控”。“当电池过热或快速循环时，这些火灾发生得最频繁。

随着每年有越来越多的电动汽车上路，电池技术需要适应以减少这些危险和灾难性火灾的可能性。

锂电池着火的原因包括快速循环或充放电，以及电池内的高温。这些条件会导致电池内部的阴极——在大多数锂电池中，阴极是含有锂的氧化物，通常是锂钴氧化物——分解并释放氧气。如果氧气与电解质在足够高的热量下分解释放出的其他易燃产品结合，就会发生自燃。如果有一种方法,以防止氧阴极和混合电池与其他易燃产品,我们可以减少火灾发生的可能性,

结果表明，一种熟悉的材料为这个问题提供了一个完美的解决方案。这种材料就是石墨烯——一种具有独特性质的超薄碳原子层。

石墨烯片对氧原子是不渗透的。石墨烯还具有强度高、柔韧性好、可导电等优点。如果将锂电池的钴酸锂阴极的非常小的颗粒包裹在石墨烯中，就可能阻止氧气逸出。

首先，研究人员用化学方法改变石墨烯，使其具有导电性。接下来，他们将锂钴氧化物阴极电极的微小颗粒包裹在导电石墨烯中。当他们用电子显微镜观察石墨烯包裹的锂钴氧化物颗粒时，他们发现，与未包裹的颗粒相比，高温下氧的释放明显减少。

接下来，他们用一种结合材料将包裹的粒子捆绑在一起，形成一个可用的阴极，并将其并入金属锂电池中。当他们测量电池循环过程中释放的氧气时，他们发现即使在非常高的电压下也几乎没有氧气从阴极中逸出。即使在200次循环之后，锂金属电池仍然表现良好。

与传统的锂金属电池相比，包裹式阴极电池在快速循环后仅损失了约14%的容量，而在相同条件下，传统锂金属电池的性能下降了约45%。”石墨烯是阻止氧气进入电解质的理想材料。”“它是不透氧的，导电的，灵活的，是足够强大的承受条件下的电池。它只有几纳米厚，所以不会有额外的质量添加到电池。研究表明，它在阴极中的使用可以可靠地减少氧气的释放，这可能是这些电池起火的风险可以显著降低的一种方式。从我们的手机到我们的汽车，这些电池为我们提供动力。”