新配方電解液 使鋰電池安全不著火
2022/07/06
已有好幾個歐洲國家決議，將在2030年代禁售燃油車(包括汽油車與柴油車)，也就是電動汽車將成為主流。然而以鋰電池為動力的電動車有短路著火的隱患，而且鋰燃燒是非常難以撲滅的，於是安全配方的鋰電池是急待開發的課題。聖地牙哥加州大學(UCSD)開發出以二甲醚為基底的安全電解質，它將使鋰電池不會著火。
科技探索(TechXplore)報導，鋰電池，嚴格來說是鋰離子電池，是目前最廣泛使用的電池技術之一，除了筆電、手機，也驅動電動車。然而，目前鋰離子電池的電解液的主要成分是有機碳酸溶劑，它有著高度易燃的隱憂，事實上，因為鋰電池燃燒的事故不少，比如三星手機曾經因為數起的手機自燃事故，被譏為「昂貴的燃燒彈」，特斯拉電動車也曾發生自燃事故，由於無法撲滅，只能任它燒毀。
工程師必須設計更安全的電解液，新的電解液必須不易燃，而且能夠在很寬的溫度範圍內都安全穩定。
聖地亞哥加州大學的孟雪莉(Shirley Meng)教授，與美國陸軍研究實驗室所合作的研究團隊，最近開發了新的「液化氣電解質」(liquefied gas electrolyte ,LGE)，可使鋰電池的安全溫度範圍在 -60至55度，同時增進了鋰電池的抗凍性，也增進了安全性。
孟教授說：「液化氣電解質 (LGE) 是我們研究小組在 2017 年發表在《科學》雜誌上的一篇論文首先提出，它由碳氟化合物所組成，在壓力下會液化，形成化學穩定、凝固點低、成本低的電解質。」
在使用鋰負極的初始測試中，它在500次充放電循環中，達到99.6%的平均庫侖效率 (CE)，並且能夠在極端條件下，充放電18650次也沒有安全問題。
研究人員尹易傑(Yijie Yin)提到開發的過程。他說：「初代版本的LGE電解質，是以氟甲烷 (FM) 和二氟甲烷 (DFM)所製作，儘管它們具有不錯的性質，但是在中等壓力下仍有燃燒的風險。」
「為了降低燃燒的可能，我們乾脆加冷媒進去，也就是1,1,1,2-四氟乙烷四氟乙烷 (TFE) 和五氟乙烷 (PFE)，它們是氟氯烷的代替品，具有極佳的滅火性能，提升了安全性。」
「另一個新成份是二甲醚(分子式：C2H6O)來溶解鹽類，從而為鋰和負極提供寬廣的電化學窗口，充放電效率都能提升。」
研究團隊最近的實驗中， LGE展現了許多優勢，包括它們的性能、對溫度的適應能力，以及它們的可持續性。他們相信，這將引發鋰電池技術的全面提升。
編輯 / 羅志光
【巴西華人資訊網】
