Electronics

可充电电池非常适合存储能量和为从智能手机到电动汽车的电子设备供电。然而，在寒冷的环境中，它们可能更难以充电，甚至可能着火。 我是一名机械工程教授，从大学起就对电池感兴趣。我现在领导一个 电池研究组 在德雷塞尔大学。 在过去的十年里，我看了 锂离子电池价格下降 作为生产市场 已经变得更大了. 。未来预测预测市场可能达到 到 2030 年每年数千吉瓦时, ，显着增加。 但是，锂离子电池并不完美——这种增长也伴随着风险，例如它们在寒冷天气下会变慢，甚至着火。 锂离子电池背后 这 电化学储能 电池内部通过储存电力来工作 以离子形式. 。离子是具有非零电荷的原子，因为它们具有太多或不足的电子。 当您插入电动汽车或手机时，插座提供的电力 驱动这些离子 从电池的正极到负极。电极是电池中可以储存离子的固体材料，所有电池都有正极和负极。 电子以电力的形式穿过电池。随着每个电子传递到一个电极，锂离子也传递到同一电极。这确保了电池中的电荷平衡。当您驾驶汽车时，负极中存储的离子会移回正极，由此产生的电流为电机提供动力。 当锂离子电池向设备提供能量时，锂离子（携带电荷的原子）从负极（...

在一个 新发表的研究, ，我们描述了我们的自熄充电电池的设计。它用商用灭火器中的材料取代了最常用的高度易燃的电解质（由锂盐和有机溶剂组成的介质）。 电解质允许携带电荷的锂离子穿过锂离子电池正极和负极端子之间的隔膜。通过修改经济实惠的商业冷却剂作为电池电解质，我们能够生产出一种能够自熄的电池。 我们的电解液在很宽的温度范围内工作良好，从大约负 100 到 175 华氏度（负 75 到 80 摄氏度）。我们在实验室用这种电解液生产的电池可以很好地将热量从电池中转移出去，并有效地扑灭内部火灾。 我们对这些电池进行了钉刺测试，这是评估锂离子电池安全性的常用方法。驾驶一辆 不锈钢钉穿过充电电池 模拟内部短路；如果电池着火，则测试失败。当我们用钉子刺穿充电电池时，它们承受住了冲击而没有着火。 当锂离子电池向设备提供能量时，锂离子（携带电荷的原子）从阳极移动到阴极。充电时离子反向移动。 阿贡国家实验室/Flickr, CC BY-NC-SA 为什么这很重要 从本质上讲，电池的温度在充电和放电时会发生变化，这是由于 内阻 – 电池内部对锂离子流动的阻碍。 室外温度...

在当今的电子时代，可充电锂离子电池无处不在。与几十年来主导电池市场的铅酸电池相比，锂离子电池可以在相同重量的情况下充电更快并存储更多能量。 这些设备使我们的电子产品和电动汽车变得更轻、更耐用，但它们也有缺点。它们含有大量能量，如果着火，它们就会燃烧，直到所有储存的能量被释放。突然释放大量能量可能导致爆炸，威胁生命和财产。 作为研究的科学家 能源生产, 贮存 和 转换, ， 和 汽车工程, ，我们对开发高能量且安全的电池有着浓厚的兴趣。我们看到令人鼓舞的迹象，表明电池制造商在解决这一重大技术问题方面正在取得进展。 避免过度充电是降低锂离子电池火灾风险的一种方法。 新的火灾隐患 城市交通正在经历向电气化的变革。随着世界各地城市对气候变化和空气质量的担忧日益加剧， 电动汽车 已经占据了舞台的中心。 与此同时，电动自行车和电动滑板车正在改变城市交通，提供便捷、低碳的方式在拥挤的街道上行驶并减少交通拥堵。从 2010 年到 2022 年，租赁网络拥有的共享电动自行车和电动滑板车占 超过 5 亿次出行 在美国城市。私人拥有的电动自行车增加了这一总数：2021年， 美国售出超过 880,000 辆电...