如何讓電池更安全?業(yè)內(nèi):慢慢改進(jìn)比顛覆更靠譜
8月21日消息,據(jù)國外媒體The Verge報(bào)道,電池有時(shí)候會(huì)爆炸。那些爆炸視頻很嚇人,但科學(xué)家和初創(chuàng)公司一直在努力打造更安全的電池。他們正在改進(jìn)電池的設(shè)計(jì)以及測(cè)試新材料,希望能一勞永逸地解決安全問題。但每種方法似乎都存在陷阱,而目前最實(shí)用的解決方案可能是最無趣的。
改進(jìn)電池主要有3個(gè)策略:避免使用易燃液體作為固體電池;使得電池組件防火;稍微改造一下電池的已有功能特性。至少就電池而言,這種改變可能來得很慢。
對(duì)于電池起火的問題,一個(gè)被大肆炒作的解決方案是固體電池。這個(gè)想法很簡(jiǎn)單:用固體材料做電解質(zhì),而不是使用可燃液體電解質(zhì);固體電池不大可能起火。但是離子在固體中移動(dòng)要比在液體中困難,這意味著固體電池很難設(shè)計(jì),價(jià)格昂貴,而且可能存在性能問題。
制造固體電池有三種主要方法。塔夫茨大學(xué)材料科學(xué)家、固體電池公司Ionic materials創(chuàng)始人邁克爾?齊默爾曼(Michael Zimmerman)解釋說,你可以用陶瓷、玻璃或聚合物來制造電解質(zhì)。
陶瓷和玻璃容易脆化,一旦你施加壓力,它們很容易破裂。此外,它們難以大批量生產(chǎn),制造過程中有時(shí)會(huì)排放有毒氣體。聚合物方面,有的能傳導(dǎo)離子,但通常只能在極高的溫度下工作。齊默爾曼的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種聚合物,可以在室溫下傳導(dǎo)離子,但同時(shí)也是阻燃劑。
現(xiàn)在,Ionic materials正在與電池制造商合作,齊默爾曼希望在未來的兩到三年里能做出該類電池。
尋求更安全電池的另一個(gè)策略是讓電解液本身變得具有防火性能,盡管它仍然是液態(tài)的。蘇利亞?摩根蒂(Surya Moganty)是NOHMs技術(shù)公司的首席技術(shù)官。他們正在用“離子固體”開發(fā)電解質(zhì),該材料類似于鹽,但在室溫下是液體。
將這種材料放入電解液中會(huì)使它們成為阻燃劑,但同樣,電池壽命也會(huì)有問題。NOHMs公司正在改進(jìn)配方,目標(biāo)是使得使用其技術(shù)的電池可以持續(xù)500個(gè)周期。
現(xiàn)在,最有效的策略可能不是大幅改變電池設(shè)計(jì)和重塑電池,而是研究電池現(xiàn)有的特性,然后一點(diǎn)點(diǎn)對(duì)其加以改進(jìn)。例如,電池已經(jīng)包含了一個(gè)電池管理系統(tǒng),該系統(tǒng)用來監(jiān)控電池的運(yùn)行情況,檢測(cè)是否存在問題。一個(gè)有益的解決方案是讓該類系統(tǒng)變得更好。畢竟,管理系統(tǒng)已經(jīng)是每個(gè)電池的一部分,制造商不需要尋找創(chuàng)新性的、成本昂貴的方式來整合新的技術(shù)。
“企業(yè)可以使用先進(jìn)的傳感器或其他的方法來收集電池方面的數(shù)據(jù),特別是在電池系統(tǒng)由成千上萬個(gè)電池組成的大型設(shè)備中?!彪姵匮芯繖C(jī)構(gòu)Navigant Research分析師伊恩?麥克倫尼(Ian McClenny)指出,“能夠精確地定位出性能不符合標(biāo)準(zhǔn)的電池,有助于延長電池的壽命?!?/p>
圣地亞哥電池安全公司Amionx正是采取這樣的做法。該公司的首席運(yùn)營官比爾?戴維森(Bill Davidson)說,其被稱作SafeCore的方法是最后一道防線。SafeCore不會(huì)改變電池本身的組件。
與其他公司一樣,Amionx專注于向現(xiàn)有電池制造商授權(quán)技術(shù)。但如果進(jìn)展太慢,他們會(huì)考慮自己制造電池,然后將其投入市場(chǎng)。戴維森說,“如果2019年我沒有在市場(chǎng)上看到這類產(chǎn)品,我會(huì)很失望?!保钒睿?/p>
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