其他锂电池负极材料_ 伊利诺伊大学研究人员用石墨烯包裹锂电池阴极 防止电池起火

(照片来源:伊利诺伊大学芝加哥工程学院主页，图中人物: Reza Shahbazian-Yassar )

据盖世太保报道，锂电池能使电动汽车的续航距离达到数百英里，蓄积能量的能力众所周知，但这种电池着火的风险也众所周知，电池相关人员称这种现象为“热失控”。 如果电池过热或者快速循环，起火事故最频繁发生。 现在每年都有很多电动汽车出发，电池技术也得到发展，减少发生危险和灾害性起火事故的可能性。

美国伊利诺伊大学芝加哥工程学院的研究人员报告，21世纪的不可思议材料石墨烯在锂离子电池起火时可能吸入氧气，降低起火风险。

锂电池着火的原因是电池的急速循环和充放电，电池内蓄积的高温。 这是电池内部的阴极(大多数情况下，阴极是含锂的氧化物，通常是锂钴氧化物)分解释放出氧气。 电解质被解释为在高温下释放可燃物，氧和这样的可燃物结合后会自燃。

伊利诺伊大学芝加哥工程学院机械和工业工程副教授，该论文的通信作者Reza Shahbazian-Yassar说:“我认为，如果能够防止阴极释放的氧与电池内的其他可燃物结合，就可以减少起火的可能性。”

结果表明，石墨烯材料是完美的解决方案，石墨烯是具有独特性质的超薄碳层。 Shahbazian-Yassar和同事以前用石墨烯调整过锂金属电池电极中蓄积的锂。

Shahbazian-Yassar和同事都知道氧原子不会从石墨烯中渗出。 另外石墨烯还具有强度高、柔软性高、导电性等优点。 一般认为，用石墨烯包裹锂电池的钴酸锂阴极粒子的话，有阻止氧气逃逸的可能性。

首先，使石墨烯发生化学变化，具有导电性。 接着，将钴酸锂的阴极电极的微粒子包裹在导电性石墨烯中。 研究人员使用电子显微镜观察石墨烯中包裹的钴酸锂粒子时发现，与石墨烯中没有包裹的粒子相比，高温下放出的氧明显减少。

接着，将石墨烯包裹的粒子与粘结材料结合形成阴极，合成锂金属电池。 研究人员对电池循环中的氧释放进行了测量，结果发现，即使在非常高的电压下，阴极也几乎没有氧释放。 200次充放电循环后，锂金属电池表现良好。

Sharifi-Asl表示:“与以往的锂金属电池相比，阴极包裹石墨烯的电池在急速循环后，只失去了约14%的容量，但在相同条件下以往的锂金属电池的性能降低了约45%。”

“石墨烯是阻止氧侵入电解质的理想材料。 该材料不透氧，能通电，柔软，强度高，能承受电池内部条件。 而且只有几纳米厚，不会多提高电池的质量。 我们的研究表明，阴极使用石墨烯可以减少氧的释放，是显着降低电池起火风险的一种方法，这种电池为手机和汽车提供动力。