傳統(tǒng)的電解液鋰電池，面臨著燃燒，爆炸等諸多安全隱患。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員，開發(fā)了一種完全由固體材料組成的鋰離子電池，不含任何液體或者膠體。即使在高溫下，這種電池不會(huì)引起燃燒，安全性比傳統(tǒng)電池更佳。同時(shí)，它也帶來一種嶄新的電池設(shè)計(jì)形式。

鋰離子電池的安全問題

鋰離子電池，已成為諸多智能硬件和移動(dòng)電子設(shè)備的能量來源，例如：智能手機(jī)，可穿戴設(shè)備，平板電腦，電動(dòng)自行車，電動(dòng)汽車等等。但是，由于鋰離子電池的電解液，為可燃性液體，在高溫條件下，可能引起燃燒，甚至發(fā)生爆炸。

關(guān)于，鋰電池的安全事故，特別是引起的爆炸事故，已有很多案例。比如，在生產(chǎn)領(lǐng)域，生產(chǎn)鋰電池的工廠發(fā)生起火或者爆炸。然而，在消費(fèi)者領(lǐng)域，案例則更多，特斯拉電動(dòng)車自燃，小米移動(dòng)電源爆炸，蘋果三星手機(jī)充電時(shí)爆炸，消費(fèi)者使用電子煙發(fā)生爆炸，聯(lián)想和尼康由于鋰電池問題發(fā)生召回。

傳統(tǒng)鋰電池安全事故頻發(fā)新型固態(tài)電池安全性更佳

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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特斯拉ModelS在法國試駕起火，問儀表盤還顯示出預(yù)警信息警告乘客該汽車的充電功能存在問題

傳統(tǒng)鋰電池燃燒爆炸的主要原因

在傳統(tǒng)的鋰離子電池，和大多數(shù)其他類型的電池中，正負(fù)極兩個(gè)電極，由固態(tài)導(dǎo)電的化合物組成，然而這些電極之間的卻是液體或者膠體的電解質(zhì)，電荷在其中移動(dòng)。如果，充電方式不正確（過量充電），或者放在陽光下暴曬，液體可能會(huì)被點(diǎn)燃，膠體則會(huì)發(fā)生膨脹。由于傳統(tǒng)鋰電池的電解液為有機(jī)液體，在高溫下發(fā)生副反應(yīng)，氧化分解，產(chǎn)生氣體，發(fā)生燃燒的傾向都會(huì)加劇，所以引起爆炸。

解決鋰電池這些安全隱患，除了在生產(chǎn)設(shè)計(jì)方面加以改進(jìn)，提供保護(hù)電路和保護(hù)解決方案，還有就是使用時(shí)注意正確的方法，避免可能引起事故的情況。另外，尋找傳統(tǒng)液體電解液鋰電池的替代產(chǎn)品，即固態(tài)鋰電池，也是一個(gè)很好的解決方案。

固態(tài)電池耐高溫不易燃

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備

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然而，固態(tài)電池卻沒有這種情況。在固態(tài)電池中，所有電極和其間的電解質(zhì)都由固體物質(zhì)制成。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院電化學(xué)材料專業(yè)教授，這種新型電池開發(fā)的領(lǐng)導(dǎo)者JenniferRupp，認(rèn)為：“固體電極，即使被加熱到很高溫度，或者暴露在空氣中，也不會(huì)著火?！?/p>

固態(tài)電池面臨的挑戰(zhàn)

然而固態(tài)電池的開發(fā)，面臨著許多挑戰(zhàn)，其中一個(gè)便是：提供連接電極和電解的接口，使得電荷流通時(shí)的電阻盡可能小。

研究人員的應(yīng)對(duì)方案

目前，研究人員開發(fā)了一種改良的電極和電解質(zhì)之間的接口。在實(shí)驗(yàn)室中，他們構(gòu)建了一種三明治一樣的電池，中間是一層含有鋰的化合物（鋰石榴石），作為兩個(gè)電極之間的固態(tài)電解質(zhì)。鋰石榴石是一種對(duì)于鋰離子具有最強(qiáng)導(dǎo)向性的材料。

傳統(tǒng)鋰電池安全事故頻發(fā)新型固態(tài)電池安全性更佳

根據(jù)Rupp研究小組的研究生，研究的其中一位作者，JanvandenBroek的說法：生產(chǎn)過程中，研究人員確保固態(tài)電解質(zhì)層具有多孔表面，然后以一種粘性的形式應(yīng)用負(fù)極材料，讓它可以滲入孔中。

最后，研究人員將電池溫度調(diào)到100攝氏度。在液體或者膠體電解液中，根本不可能加熱到這個(gè)溫度。由于孔的功能，研究人員顯著地?cái)U(kuò)大了負(fù)極和固態(tài)電解質(zhì)之間的接觸面積，最終使得電池充電速度更快。

此款固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用

關(guān)于這種固態(tài)電池優(yōu)點(diǎn)，Rupp和其研究小組中之前的科學(xué)家，土耳其伊茲密爾技術(shù)研究所教授SemihAfyon，進(jìn)行了一些評(píng)論。

高溫條件下性能好

通過這種方法制造的電池，理論上可以在標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境溫度下工作，但是，在目前的研發(fā)狀態(tài)下，他們最佳的工作溫度在95攝氏度以上。這樣，鋰離子可以在電池中更好的流動(dòng)。

這種特性，可以用于蓄電池儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)。它可以存儲(chǔ)過剩能量，然后需要時(shí)再釋放。如今，很多工業(yè)流程都會(huì)產(chǎn)生過剩熱量，通過將這種蓄電池發(fā)電機(jī)和工業(yè)設(shè)施相結(jié)合，可以在理想的溫度下，將浪費(fèi)的熱能存儲(chǔ)到蓄電池中。

新型薄膜電池

由于電解質(zhì)的“固態(tài)”，人們不僅可以在更高的溫度下運(yùn)行電池，還可以構(gòu)建薄膜電池，直接放置在硅芯片上。這些薄膜電池，厚度小，可彎曲，制造工藝簡單，成本更低，效率更高，將徹底改變便攜式移動(dòng)設(shè)備的能量存儲(chǔ)方式。

此項(xiàng)研究的意義

如今，許多的固態(tài)電池研究項(xiàng)目，集中于提高電解質(zhì)性能。然而，很少有像這項(xiàng)研究這樣，制造了“完全固態(tài)”的電池，并且使用工業(yè)化生產(chǎn)中使用的辦法，進(jìn)行了測(cè)試。

在這項(xiàng)研究中，研究人員首次，通過鋰石榴石電解質(zhì)和基于氧化物材料的固態(tài)負(fù)極，構(gòu)造了完整的鋰離子電池。這樣，他們展示了利用鋰石榴石，構(gòu)建整個(gè)電池的可行性。

未來展望

固態(tài)電池，具有高效能，輕薄且柔性好，安全性好等等優(yōu)勢(shì)。Rupp和她的團(tuán)隊(duì)，將在未來的研究中進(jìn)一步構(gòu)建薄膜電池。

最后，他們將也和保羅謝勒研究所，以及瑞士聯(lián)邦材料測(cè)試和研究實(shí)驗(yàn)室，緊密合作。下一步的重要任務(wù)，就是進(jìn)一步提高電極和電解質(zhì)接口的導(dǎo)電性，對(duì)電池性能進(jìn)行優(yōu)化。