分享
[分享] 這個電池會說：注意 我要炸啦！
陳誠誼2014-10-30 13:37
如果有一天，你的智慧設備推送了一條緊急消息提示你：“主人注意，電池有爆炸危險！”這也許能減少不少鋰電池爆炸所產生的危害。
斯坦福大學的科學家已經成功研製出了一種智慧鋰電池，它可以監測自身內部是否短路，從而趕在電池過熱爆裂起火前，通過智慧設備向主人發出警告。
這項新技術可能造福於全世界數以億計的設備，包括手機、個人電腦和其他種種電子產品，甚至正在發展中的汽車與航空鋰電池。
研究論文於今年10月發表在《自然》上。果殼網就此對進行了採訪。
論文通訊作者、斯坦福大學材料科學與工程系助理教授崔屹(Yi Cui)表示：“我們的目標是創立一個報警系統，它能夠拯救生命，保障財產安全。這項技術可以檢測到電池正常使用過程中可能遇到的問題，但並不適用於意外碰撞或者其他的事故損壞。”
索尼鋰電池起火事件
近年來，一系列大事件使人們開始關注鋰電池的安全性：2013年，在兩架飛機的電池組起火後，波音公司暫停了它的飛行佇列計畫，而起火原因仍未查明；2006年，索尼公司曾召回數以百萬的鋰電池，起因是它們造成了十幾台筆記型電腦起火——索尼表示這可能是因為在生產過程裡，微小的金屬雜質進入了電池內部，造成了電池短路。
“倒楣事發生的概率也許只有萬分之一，但這仍然會是一個很大的問題。”崔屹說道，“考慮到現在數億級的個人電腦和手機銷量，電池起火可不是什麼小事。而我們則希望把電池起火的可能性降低到十億分之一，甚至，降到零。”
典型的鋰電池有兩個比較緊湊的電極：碳陽極和鋰金屬氧化物陰極。兩者之間，有一層超薄聚合物隔層用來隔離兩個電極。如果這一層聚合物有損壞，就可能導致電池的短路，並引燃那些用來給鋰離子提供通路的電解質溶液。
“這層隔層使用的材料和塑膠瓶一樣。”研究的共同作者鄧尼斯·卓(Denys Zhuo)說道，“它是多孔的，可以讓鋰離子在電池的充電電極和放電電極之間流動。”
一些製造上的缺陷，比如摻進金屬和灰塵顆粒可能刺穿隔膜並觸發短路——就如同2006年索尼所召回的那些鋰電池那樣。同時，如果電池過充，或者溫度太低，短路的情況也都有可能發生。
崔屹對此解釋道：“過度充電會導致鋰離子在陽極堆積，形成被稱作‘樹突鏈’的鋰金屬。這種樹突可能會穿透多孔的聚合物隔離層，最終讓陽極與陰極接觸，導致短路。
”
傳統鋰電池(a)和有銅鍍層的鋰電池(b)在“樹突”生長時，不同位置的電壓差。銅鍍層能夠通過電壓差提前監測到樹突的生長
過去的幾年裡，崔屹和他的同事們一直在考慮建立一個智慧回饋機制，監測樹突是否到達陰極，從而能夠在短路之前發出警告。為了解決這個問題，他們在聚合物隔離層的一側安裝了一層銅納米層，來建立陰極與陽極之間的“第三電極”。
卓解釋道：“這層銅納米層就像一個感測器，可以測量陽極和聚合物隔離層之間的電壓差。當樹突達到銅鍍層後，銅鍍層和隔離層之間的電壓差下降到零，我們就能知道，樹突已經生長到銅鍍層那裡了——作為一個警告，它告訴你電池已經有些危險，有潛在的短路爆炸可能。”
樹突的生長最可能發生在電池的充電過程中。如果電壓差下降到零，使用者的智慧設備上將會得到一條資訊，告訴使用者可能得換電池或者拿去維修了。
“這會給你足夠的準備時間。”卓說道，“不過當你看到電池冒煙或者起火，那就有點晚了。這就是為什麼我們希望做出這種設備：它讓你能提前知道，我的電池什麼時候會有危險。”
除了監測電壓差，它還能通過簡單測量隔離層與陰極之間的電阻，從而查明樹突是否已經突破了銅鍍層。
“相對聚合物隔離層，銅鍍層只有50納米厚，是隔離層的五百分之一。”該研究的作者之一，吳暉說道，“但銅鍍層同樣是多孔的，和隔離層一樣，並不會影響到鋰離子的流動。”
他表示這層銅鍍層不會改變電池的性能，但可以保證電池盡可能的安全，並提前大約三小時通知用戶電池短路的危險。
銅鍍層可以通過監測電壓差，提前大約三個小時通知電池短路的危險
如今，大多數鋰電池被使用在小型電子設備上，不過隨著電動車市場的擴大，以及機載電子設備對鋰電池的需求，崔屹表示希望將自己的研究應用在這些領域裡，以免之後更大的安全問題。
“數以千計的鋰電池已經裝配在了汽車上，甚至有很多是電池組。”崔屹補充道，“一旦一個電池爆炸，產生的連鎖反應將不堪設想。這種報警技術同樣有用在鋅、鋁和其他金屬電池裡的潛力。它適用於任何電池，讓你能夠在電池爆炸之前檢測到。”
此篇文章來自http://news.mydrivers.com/1/326/326192.htm
科技不斷的日新月異..哪天要是裝上這東西..那可就真的很酷了..不過我覺得三星應該更需要吧!畢竟起火這麼多起..
★HTC論壇三週年生日快樂★
因為你讓我超越想像、不斷實現完美的畫面，讓我看見這一路令人驚豔的一切，我愛上HTC～
檢舉
回應
因為你讓我超越想像、不斷實現完美的畫面，讓我看見這一路令人驚豔的一切，我愛上HTC～
分享