锂电起火风险完美解决？美科学家研发新型超高盐度电解质

目前，研究人员正致力于以各种方式改进电池技术，其中最重要的是解决可燃性问题。

美国科学家们近期研制出了一种新的电解质配方，就可以以一种非常有前途的方式解决这一问题，依靠额外的盐含量来避免有问题产生的化学反应。

众所周知，我们的手机、笔记本电脑和电动汽车中的锂离子电池存在一些火灾风险，因为它们在工作时产生热量。

我们已经看到了许多有趣的方法来管理这种风险，包括集成阻燃剂，提醒用户系统过热的警告系统，以及在发生过热之前关闭设备的终止开关。

事实上，许多有前途的解决方案都集中在可燃液体电解质上，这些电解质在电池的两个电极之间传递电流。

缺陷和温度升高会导致这些电解质膨胀和/或着火，从而导致智能手机或电动汽车起火。

这个过程通常在60°C左右开始，这时电解质中的溶剂开始蒸发，从液体变成气体。

这项新研究的第一作者、斯坦福大学研究生Rachel Z Huang说，“电池行业面临的最大挑战之一是安全问题，所以我们花了很多努力来制造一种安全的电池电解质。”

据悉，该研究小组已经开发出一种能够忍受高温而不着火的电池。

这种新型聚合物电解质含有大量的锂盐，称为LiFSI，占其总重量的63%。

与直觉相反，这种物质与易燃的溶剂分子配对，两者形成了一种共生关系，有利于电池的安全性和性能。

溶剂分子使电解质能够传导离子，并表现为与传统电解质相同的水平，而高浓度的盐固定这些分子，防止它们蒸发，进而着火。

该团队的不易燃电解质在锂离子电池中进行了测试，该电池能在室温到100°C的情况下，一直安全工作。

这项研究成果已于近期发表在了《物质》杂志上。斯坦福大学教授Zhenan Bao表示，“这一新发现为基于聚合物的电解质设计指明了一种新思路。这种电解质对于开发高能量密度和安全的未来电池非常重要。”

该团队的新电解质的一个关键特征是，它具有类似于传统电解质的粘性形式，这意味着它可以与现有的电池部件集成，而不像其他实验性的不易燃电解质。

该团队认为电动汽车应用具有特别的潜力，电池可以更紧密地组合在一起，而没有过热的风险。这将等同于提高能量密度和续航里程。

“这种非常令人兴奋的新型电池电解质与现有的锂离子电池技术兼容，将对消费电子产品和电力传输产生重大影响，”研究人员们补充说。

文章出处：财联社

美国科学家研发高密度能量锂电池，“好的”电池会成为各国的鸡肋吗？

为了开发锂基电池的替代品，减少对稀有金属的依赖，美国佐治亚理工学院研究人员开发出一种有前景的新型阴极和电解质系统，用低成本的过渡金属氟化物和固体聚合物电解质代替昂贵的金属和传统的液体电解质。

新型阴极由氟化铁活性材料和固体聚合物（一种塑料）电解质纳米复合材料制造。

聚合物基电解质有两个突出优点，一是其在循环时弯曲和适应氟化铁溶胀的能力强，二是能与氟化铁形成非常稳定的柔性界面，解决了先前电池设计中使用氟化铁出现的膨胀和大量副反应等关键问题。

研究人员测试了新型固态电池的几种变体，以分析其在50℃高温下超过300次充电和放电循环的性能。结果发现，增强电池性能的关键是固体聚合物电解质。当与固体聚合物电解质一起使用时，即使在高温下，金属氟化物也显示出非凡的稳定性。

这有望带来更安全、更轻和更便宜的锂离子电池。此外，氟化铁的锂容量是传统钴基或镍基阴极的两倍多。而且铁比钴便宜300倍，比镍便宜150倍。

未来，研究人员将继续改进和开发新的固体电解质，以实现快速充电，并在新设计中融合固体和液体电解质，以与大型电池工厂中使用的传统电池制造技术完全兼容。
无论是纯电动汽车还是可再生能源电池，稀有金属都是必要材料。这导致争夺钴和镍等原料的竞争正日趋激烈，甚至确保稀有金属已经是国家性课题。

因此科学家们才着手去发掘替代品，以缓解依赖。新研究现在已经表现出巨大潜力，但下一步，研究者必须要让新型电池与以往稀有金属做电极的锂电池具有同等的容量，且衰减也符合要求，才能真正考虑商品化生产。

锂电池可能起火的原因主要有哪些？

1.过充过放：电池组中存在电芯电压的不平衡性，若不能进行自动调节，直接进行充电或放电，将会导致电池出现过充或过放。过充轻则损坏电池，重则导致电池起火；过放轻则损坏电池，重则导致无人机在飞行中突然断电坠机。

3.进水短路：户外进行植保作业的环境复杂，大多数农田的水和农药都具有导电性，因此需要时刻保持电池接口、无人机电源接口的干净
如你的电池不慎进水，千万不能大意，请立即对电池进行隔离，可能刚开始看起来电池一切正常，等水慢慢的渗入到电池内部，可能会冒出大量的浓烟，甚至着火。
早期的农业植保电池脱胎于航模电池，结构相对简单，使用过程中容易出现很多问题。之后改进过的电池有与飞控实时通讯的功能，但依然存在许多安全隐患，比如新旧电池搭配使用、过充和过放等。

4.不同规格并联充电、新旧电池混用
直到极飞 P系列植保无人机“智能电池”的诞生，针对农药腐蚀、防摔都做了大幅度提升；冬季还有自动加热功能；XBMS 电源管理系统可以防止过充过放的情况发生；使得植保无人机电池的安全性能大幅提升。

汉EV的刀片电池到底有啥优势？王传福这样解答

3月29日下午，比亚迪以线上发布会的方式公布了刀片型磷酸铁锂电池（下文简称刀片电池）。比亚迪董事长王传福在会上直言：“对电池能量密度不切实际的追求，彻底带偏了并且动力电池行业的发展路线，并且让新能源乘用车的安全口碑付出了极其惨重的代价。

搭载刀片电池的首款车型为比亚迪汉EV。
日前网络上曝光了比亚迪汉EV的详细动力电池信息。新车将搭载77千瓦时容量的磷酸铁锂电池，总质量为549千克。汉EV四驱版的NEDC综合续航里程为550km，两驱版车型为605km，其中两驱版车型的整备质量仅为2020kg。

根据编辑的经验，在判定一辆车续航的时候，最值得关注的因素有两个，车重和电池容量。当然，三电系统对续航也有影响，不过车重和电池容量是根本。
先看下汉EV的车身尺寸4980×1910×1495mm，轴距为2920mm。

作为一辆中大型轿车，搭载77kWh的大电池，整备质量仅仅为2020kg，比亚迪汉EV是怎么做到的？
这便是得益于刀片电池高比能量的特性，汉EV才能做到电池大车身轻。

我们知道，传统电池包的生产可以分成两个步骤：第一由电池组成电池模组；第二把组装好的模组排布在一个托盘上组成电池包，电池模组里面电池的空间利用率只有80%，其他都是模组的结构件。
从模组再到电池包，由于要承载几百公斤的模组，所以需要在模组之间布置许多横梁，来保证整个电池包的强度，再加上其他的结构件，使得电池模组在电池包里边的利用率仅为50%。

那么电池倒模组的空间利率80%，再乘以模组到电池包的利润率50%，等于40%。
比亚迪另辟蹊径，为什么不能将电池直接做成结构件呢?
比亚迪直接把电池拉长，将电池固定在电池包的边框上，让电池同时也变成结构件，直接增支撑电池包的量，这样就既解决了固定的问题，也解决了强度的问题。这一方案使得电池包的空间利用率可以达到60%以上。

众所周知，磷酸铁锂电池安全环保、寿命长，但是成组能量密度不如三元锂电池，刀片电池则解决了这一难题。刀片电池将电池采用无模组电池成组方式，将电池包整体空间利用率由过去的40%，提升到了60%，直接将搭载磷酸铁锂电池电动汽车的续航里程，提升到了三元锂电池汽车的水平。
高安全—让“自燃”成为过去
前几天，一则视频引爆了网络。视频的内容是这样的：一家网站选取当下最流行的三元锂电池、磷酸铁锂电池与刀片电池一起来做对比针刺测试。

三元锂电池在被针刺穿的一瞬间就发生了爆燃，温度超过500摄氏度；磷酸铁锂电池在被针刺穿的瞬间，并没有发生起火燃烧的现象，但是电池表面的温度却高达200到400摄氏度；比亚迪刀片电池在被刺穿的时候，并没有任何的异常表现，甚至连冒烟都没有，电池表面的温度只有60摄氏度。

针刺测试是被行业公认为最难通过的测试，处于测试金字塔塔尖的位置，“无人出乎其右”。能够通过针刺测试，说明电动汽车的底盘便可以承受任何复杂的路况。

比亚迪公司董事长王传福甚至直接在发布会上表示，刀片电池将引领全球动力电池重回正道，将“自燃”从新能源汽车的字典里彻底抹掉。

这一次，比亚迪请来欧阳明高院士站台。如果说在新能源汽车领域找一个权威的话，欧阳明高院士必然在列。欧阳明高院士长期从事节能与新能源汽车能源动力系统研究。主持和参与了国家和国际相关重大科技计划，现担任国家863“节能与新能源汽车”重大项目专家组组长、中美清洁能源联合研究中心“清洁汽车”联盟中方首席科学家。

2017年11月，当选中国科学院院士。

对于比亚迪刀片电池在针刺实验中的表现，欧阳明高院士是这样评价的：“刀片电池在真实实验中的表现是非常优异的，我想优异的原因可能有两个方面，一个方面因为刀片电池是一个长条形的电池，所以它的散热面积比较大；另外一方面，当针刺的时候，它短路的回落比较长，所以产热的能力相对要下降。一方面产热下降，一方面散热加强，当然温升速率就会比较小，所以针刺的表现非常好。

”

低成本—低价才能普及
欧阳明高院士还表示，由于简化了结构，简化了工艺，所以刀片电池包的成本也会下降。
王传福在演讲中也提到，比亚迪坚持从0到1的自主创新和业务整合，运营出后来被业界称为垂直整合强大的产业配套体系。
此前，有研究机构中信证券研报推算，随着“刀片电池”研发的推进，比亚迪电池系统成本有望大幅降低。

“假设2020年公司动力电池出货15GWh，以刀片电池替换比例做情景假设，假设替换比例分别为100%/50%/25%/0%，经过测算，刀片电池替换将给比亚迪节省25.5/12.8/6.4/0亿成本。”
王传福在发布会上表示，汉大概是今年6月份在深圳投产上市，工况续航可达605公里，百公里加速3.9秒。搭载刀片电池的汉EV，既有高能量密度电池组，又有安全作为基础，价格还更便宜，你期待吗？
动力电池发展趋势
在刀片电池的发布会上，欧阳明高和王传福还谈到了他对动力电池发展的三大趋势。
欧阳明高认为，第一个趋势是进一步在电池材料和电化学体系方面进行创新。

比如说从有机的、可燃的电解液发展到无机的、不可燃的固态电解质。
第二个趋势是朝智能化方向发展，比如说智能制造、智能控制、自动回收等等，充分的利用我们现在信息和人工智能技术，发展智慧电池。
第三个趋势是在设计和产品工程方面进行创新。

欧阳明高认为，刀片电池就是这么一个非常好的例子。
王传福则认为，未来电动车大规模替代燃油车的这种过程中，那么电池应该具备这三个特点。
第
一.要有高安全和高健康，没有安全就没有品牌，也没有电动汽车这个行业，因此未来的动力电池必须首先要保证高的安全性。
第
二.要有长续航和长寿命。

第
三.要减少稀有金属依赖。王传福认为，中国石油很少，因此要发展机动车，一方面要改善环境气候变化，另一方面要减少对石油的依赖。中国除了多煤少油以外，很多重金属储量也很少，比如钴、镍。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

锂电池或被替代？美科学家发现氟有可能替代锂

易车讯  日前，我们从相关渠道获悉，据外媒报道，圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的材料科学家们在氟中发现一种潜在的锂替代品，氟的储量相对丰富，或对于降低动力电池成本有所帮助。
随着以新能源汽车为代表的技术对于动力电池的需求越来越多，研究人员一直在寻找锂离子替代材料，以用于动力电池等诸多方面。

他们发现两种材料，很容易获得或失去氟离子，在实现良好循环性的同时结构变化很小，这些新电池材料均为层状电子化合物。
电子化合物作为新材料，可以像普通金属一样传导电子，但与普通金属不同，在电子化合物中，电子驻留会停留在特定位置，从而保持整体的性能和稳定性。据预测，氟离子的加入不会导致晶体结构发生明显变形，从而实现可循环，由于层状电子化合物的结构相对开放，氟离子也可以轻松地移动或扩散。
但从化学特性来说，氟离子与锂离子是相反的，其很容易发生电化学反应，虽然氟离子电池或可使电动汽车单次续航达1000公里。

但目前其也有着明显缺点，就是循环性能较差，反复充电会使其性能快速下降。
对于制造耐用的氟化物电池而言，尽可能减少体积和形状变化至关重要。相关研究人员表示：使用层状材料添加去除氟离子可以使结构变化较小，有助于延长循环寿命，此前本田、丰田等汽车厂商也有研发氟离子电池的消息传出，更多消息我们也将持续关注。

石墨烯电池爆炸危险

石墨烯电池本身就是锂电池的进化产物，应该称呼为石墨烯锂电池！只是锂电池固态化添加了石墨烯极板材料进去减少氧气释放避免燃烧爆炸放毒气白烟雾的危险！
研究发现石墨烯可从锂离子电池着火时吸走氧气从而降低起火风险发表于 2019-05-05 15:31:43电源/新能源+关注据外媒报道，锂电池可让电动汽车的续航里程达到几百英里，存储能量的能力众所周知，但是此类电池具起火风险也是人尽皆知，电池人员将此类现象称为“热失控”（即电池积累过多热量）。当电池过热或是快速循环时，起火事故发生得最频繁。

美国伊利诺伊大学芝加哥工程学院（the University of Illinois at Chicago College of Engineering）的研究人员发布了一份研究报告，表示21世纪的神奇材料 – 石墨烯，可能可以从锂离子电池着火时吸走氧气，从而降低起火风险。锂电池起火的原因在于电池快速循环或充放电，以及电池内积聚的高温。上述情况会导致电池内部的阴极（大多数情况下，阴极都是含有锂的氧化物，通常是锂钴氧化物）分解并释放氧气。而电解质在高温下会分解释放出易燃品，如果氧气与此类易燃品相结合，就会发生自燃。

伊利诺伊大学芝加哥工程学院机械和工业工程副教授兼该论文的通讯作者Reza Shahbazian－Yassar表示：“我们认为，如果有一种方法，可以防止阴极释放的氧气与电池内其他易燃品相结合，我们就可以降低起火的可能性。”结果发现，石墨烯材料就是完美的解决方案，石墨烯是一种具有独特性质的超薄碳原子层。Shahbazian－Yassar与他的同事以前曾使用过石墨烯调节锂金属电池电极上积聚的锂。

Shahbazian－Yassar与他的同事都知道，氧原子无法从石墨烯片中渗出。此外，石墨烯还具有强度高、柔韧性好、可导电等优点。他们认为，如果用石墨烯将锂电池的钴酸锂阴极小颗粒包裹起来，就可能阻止氧气逸出。

首先，研究人员用化学方法改变了石墨烯，使其具有导电性。接下来，他们将钴酸锂阴极电极的微小颗粒包裹在导电的石墨烯中。当研究人员使用电子显微镜，观察被石墨烯包裹的钴酸锂颗粒时发现，与未包裹石墨烯的颗粒相比，在高温下，释放的氧气明显减少。

接下来，研究人员将被石墨烯包裹的颗粒与粘合材料相结合，形成了一个阴极，集成至锂金属电池中。当研究人员测量电池循环过程中氧气释放情况时发现，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次充放电循环之后，锂金属电池的表现仍然很好。Sharifi－Asl表示：“与传统的锂金属电池相比，阴极包裹了石墨烯的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％”。

Shahbazian－Yassar表示：“石墨烯是阻止氧气进入电解质的理想材料。该材料不透氧、可导电、具柔韧性，强度高，能够承受电池内部条件。而且其只有几纳米厚，因此不会额外增加电池的质量。我们的研究表明，在阴极中使用石墨烯可减少氧气的释放，可能是将电池起火风险显著降低的一种方法，而此类电池为手机和汽车提供动力”。

苹果一款笔记本电脑电池有起火风险，产品还能放心购买吗？

如今电子产品成了我们生活中必不可少的工具。随着信息时代的进步和发展，它的确为人们带来了很多的便利。

但是这些电器也伴随着一定的危险，就比如前段时间一种苹果品牌的笔记本电脑电池有爆炸起火的危险。这让很多消费者带来了恐慌，他们在想是否还要购买这些电器产品。其实在我看来，一些产品，伴随着威胁我们可以选择淘汰。去购买那些安全保障比较高的产品进行使用，这样就可以避免。

苹果是一家比较大的品牌，他是我们眼中的奢侈品，不得不说的是，苹果品牌的信息化产品，的确有着高端的技术和成果。他们制作这样商品的技术一直走在前端，很多国家都无法超越，但是即使是技术这么高端的产品也出现了一定的问题。这样容易遭到消费者对这个品牌的不信任。

那么这些产品该如何去放心的购买？我觉得在购买一件商品的时候，要认真仔细观察它的性能。一些人怕东西太贵多少的都可以用，就贪图小便宜买下来。可是用了不久就发现其中的问题，它的功能虽然看上去差不多，但是里面的安全指数却要比不上那些多花钱的产品。

所以每一次购买产品都需要自己的好好选择。

这些电器产品就一定伴随着危险，但是我们可以通过自身的提高知识，来把危险降到最低。