高能锂离子电池对电动汽车更安全

 
宾夕法尼亚州立大学电池与能量存储技术(BEST)中心的一个团队开发了一种安全，高功率且可以持续100万英里的锂离子电池。
电动汽车电池通常需要在安全性和能量密度之间进行权衡。如果电池具有高能量和功率密度，这是上坡行驶或在高速公路上合并所需的能量和功率密度，则在错误的条件下电池有可能着火或爆炸。但是具有低能量/功率密度并因此具有高安全性的材料往往具有较差的性能。没有可以同时满足这两个条件的材料。因此，电池工程师会选择性能而非安全性。
机械，化学和材料科学与工程学教授王朝阳和宾州州立大学机械工程系主任William E. Diefenderfer说：“在这项工作中，我们决定采用完全不同的方法。” “我们将策略分为两个步骤。首先，我们想用高度稳定的材料制造高度稳定的电池。”
他们的第二步是引入即时加热。大约四年前，Wang开发了一种自加热电池，以克服在寒冷气候下性能不佳的问题。与外部加热器所需的小时数相比，电池使用电流可在数秒内加热。通过将电池从室温加热到大约华氏140度(摄氏60度)，该电池可立即提高反应性，因为动力学定律是反应性随温度呈指数增长。
他说：“通过这两个步骤，我可以在不使用电池时获得高安全性，而在不使用电池时获得高功率。”
这种自加热电池称为全气候电池，已被包括宝马在内的多家汽车公司采用，并被选为10,000辆车的动力，将用于在下届北京冬奥会期间将人们运送到各个场馆之间。
BEST Center使用钉子穿透设备测试电池的安全性。他们将钉子钉入电池，导致短路。然后，他们监视电池的温度和电压。钝化电池的温度差为212华氏度-100摄氏度-相比标准电池为1,832摄氏度-1000摄氏度，这是一个巨大的进步。
由于其电池使用稳定的材料制成，因此使用寿命长。即使在140华氏度，它们的循环次数也超过4000，相当于超过一百万英里。
该团队的下一个项目将是开发固态电池，该固态电池也可能需要加热。
当前的工作发表在《科学进展》杂志上，标题为“锂离子电池安全性和高性能的新方法”。王的合著者是研究助理教授葛山海，冷永军和杨晓光，以及博士生刘腾，瑞安·朗尚，高岳和王代伟。宾夕法尼亚州立大学机械与化学工程教授王东海也参加了这项工作。