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锂离子电池的爆炸可能会对航空公司的航班造成严重的破坏,对人们的日常生活中也是带来了不小的影响。现在,橡树岭国家实验室(ORNL)的科学家们提出了一种新的化学配方来解决这个问题。锂电池有两个电极,由薄薄的塑料板隔开,淹没在液体电解质中-这是一种化学介质(通常是易燃的锂离子液体),允许电荷在锂离子阴极之间流动到碳阳极。当那个薄薄的塑料板断裂时,电极就会聚集在一起,使电池短路。这就产生了热量,这可以点燃液体电解质并且爆炸!非易燃固体电解质可以解决这个问题,但ORNL物理学家加布里埃尔·维思(Gabriel Veith)表示,这将需要对锂离子电池的生产工艺进行重大改革,这是制造商可能不愿进行的一项可观的资本投资。这就是为什么他和他的团队正在研究如何调整传统的电解质配方。
在本周的演讲中美国化学学会会议在波士顿,Veith说,他在给孩子们介绍一种玉米淀粉和水的混合物时,意外得到了这个灵感,这种混合物被俗称为“Oobleck”,这个绰号是对苏斯博士孩子们的故事的认可。艾萨克牛顿对理想液体的定义是,粘度(流动的摩擦力或阻力)主要取决于温度和压力。也就是说,即使你通过搅拌或混合施加剪切力,水的流动也是一样的。然而,对于像Oobleck这样的非牛顿流体,粘度随剪切力的变化而变化。起初,物质中的颗粒(在这种情况下是胶体,玉米淀粉颗粒悬浮在水中)是松散结合的,但任何剧烈的撞击都会使这些键加强,从而使颗粒固定在一起。打一碗橡皮泥,它变硬成一个固体,软化再次随着能量的消耗。
配方很简单:将球形二氧化硅纳米粒子悬浮在锂离子电池常用的液体电解质中,你的工作就完成了。棘手的部分是确保所有纳米粒子的尺寸相同(直径200纳米);否则,它会产生相反的效果,液体在撞击时变得不那么粘稠变稀(液体)“那太糟了,”维思说。在电池容量减少和充电速度较慢方面有一个小小的权衡,但除此之外,性能可以与目前的锂离子电池相媲美,它只需要对生产过程进行一次小小的修改。并且如果此项工程可以顺利完成,将彻底改变传统手机、笔记本的锂电池使用,大大提高设备的安全性,人们也不用再害怕“三星手机”带来的相关隐患!
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