聚乙烯薄膜助新型锂电池自动避免过热和火灾

材料牛注：斯坦福大学的研究员们发明了一种锂离子电池，可以防止在使用过程中电池过热以及由此引发的火灾，增加了锂离子使用的安全性，而这项技术的关键仅仅需要加入一层聚乙烯薄膜。

一段时间以来，研究员们一直在寻找一种方法来防止锂离子电池过热而引发火灾，所作的尝试非常多，包括向电解质中添加阻燃剂等，可惜这些都没有成功。斯坦福大学研发的电池首次实现可以自动根据电池温度停止和恢复供电，而不会影响电池的性能。

为此，斯坦福大学的研究员们发明了一种锂离子电池，这种电池可以在其过热的之前自动关闭，并且在冷却之后立刻“重启”。这种新技术的引入可以防止笔记本电脑和其他电器设备引发火灾。这种新技术就像是一种切断开关，或者说就是保险盒中的跳闸器，但是他却可以自动重启。

研究员们在该电池中使用了石墨烯包裹尖尖的镍纳米颗粒，然后将这种颗粒嵌入聚乙烯塑料薄膜上，并使上述薄膜附着在电池的电极上。只要镍纳米颗粒在薄膜上保持物理接触，电流就可以流过电池。

当电池温度超过华氏160度（70摄氏度）时，聚乙烯薄膜会像气球一样发生膨胀，而在其表面的镍颗粒就会发生物理分离，从而阻断电流的流动。只要电池温度恢复到华氏160度以下时，镍颗粒就会再次发生接触，电池就可以恢复供电。

温度的阈值可以根据需要调节，通过改变薄膜上纳米颗粒的数目或者使用不同的聚合物材料。

研究员们称这种新的方法可以很好的与现有的电池生产结合。项目的一位研究员Zheng Chen说：“众所周知，集流体的生产时一个独立过程，我们可以利用现有的电池生产线将薄膜添加到集流体上。”

Chen还说：“薄膜的主要组成部分是聚乙烯，这种聚合物很便宜，并且现在已经可以大量的商业化生产镍颗粒，我们并不知道成本到底多少，但一定是很低的”

这项研究发布在Nature Energy.上。

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文献下载地址：Fast and reversible thermoresponsive polymer switching materials for safer batteries

感谢材料人编辑部黄语嫣提供素材，胡旭辉翻译！