據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，近日科學(xué)家們制造出一種幾乎不新型鋰離子電池，經(jīng)受切割、彎曲、撞擊、液體浸泡甚至于被點(diǎn)燃后仍然可以正常供電。

鋰離子電池塑造了現(xiàn)代世界。這些電池是從手機(jī)、筆記本電腦到電動(dòng)汽車(chē)等大多數(shù)可充電設(shè)備的核心。雖然鋰離子電池能夠反復(fù)充放電，而且能量密度很高，但也存在著自身的缺陷。鋰離子電池有毒、而且易燃，這意味著即使是最小的破損也可能導(dǎo)致鋰離子電池發(fā)生爆炸。

由約翰霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員堅(jiān)信能夠發(fā)明出更安全的電池。在過(guò)去的五年里，他們一直在開(kāi)發(fā)一種不會(huì)失效的鋰離子電池。2017年，他們與馬里蘭大學(xué)(UniversityofMaryland)的研究人員合作，首次展示了這種堅(jiān)固耐用的電池，經(jīng)受切割、撞擊、彎曲和浸泡后仍然可以正常供電。去年年底，約翰斯·霍普金斯大學(xué)的研究小組又前進(jìn)了一部，使其具有防火性能，并將電壓提高到與商業(yè)產(chǎn)品相當(dāng)?shù)乃健?/p>

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的約翰霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室資深科學(xué)家康斯坦第諾斯·吉拉索普洛斯(KonstantinosGerasopoulos)指出，制造堅(jiān)不可摧鋰離子電池的秘密在于電解液，正是這種化學(xué)物質(zhì)將電池的正極和負(fù)極分開(kāi)。當(dāng)你使用鋰離子電池時(shí)，帶電鋰粒子從陽(yáng)極到陰極穿過(guò)電解質(zhì)中的屏障，在其中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生能量。

大多數(shù)鋰離子電解質(zhì)是易燃鋰鹽和有毒液體的混合物，這意味著“在今天的鋰離子化學(xué)研究中，實(shí)際上是一個(gè)可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難的配方。”約翰霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)項(xiàng)目經(jīng)理杰夫·馬蘭奇(JeffMaranchi)說(shuō)。假如分隔陰極和陽(yáng)極的可滲透屏障崩潰，就會(huì)造成電池短路并產(chǎn)生大量的熱量。當(dāng)所有的熱量都接觸到高度易燃的鋰離子電解液時(shí)，鋰離子電池就會(huì)發(fā)生起火爆炸。

水性電池避免了所有這些問(wèn)題，因?yàn)殡娊赓|(zhì)是水基的，因此既不易燃也無(wú)毒。它們已經(jīng)存在了25年，但由于能量太弱而無(wú)法發(fā)揮作用。研究小組發(fā)現(xiàn)，通過(guò)新增鋰鹽的濃度，并將電解液與一種類似于軟塑料的聚合物混合，可以將電勢(shì)能從1.2伏特提高到4伏特，這與目前的商用鋰離子電池相當(dāng)。

當(dāng)吉拉索普洛斯和他的同事們?cè)谶@種新型電解質(zhì)中加上商用的陰極和陽(yáng)極時(shí)，得到了一個(gè)從未見(jiàn)過(guò)的鋰離子電池。它像隱形眼鏡一樣透明，可彎曲、無(wú)毒且不易燃，可以在露天環(huán)境中生產(chǎn)和操作，更不要外殼。最重要的是，它可以承受各種沖擊和破壞。

在測(cè)試中，研究人員將設(shè)備浸入鹽水中，用剪刀剪開(kāi)它，用空氣炮模擬彈道對(duì)電池進(jìn)行沖擊，然后點(diǎn)燃。在每一次測(cè)試中，電池都能夠不間斷地發(fā)出電流。在燃燒測(cè)試后，研究人員將燒焦的電池部分切掉，電池能夠繼續(xù)正常工作100小時(shí)。

馬蘭奇說(shuō)，這種新型的水基電池不僅僅是屬于實(shí)驗(yàn)室里的新奇東西。研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在與一些不愿透露姓名的制造商在進(jìn)行談判。他們說(shuō)，這些制造商可以毫不費(fèi)力地將新型化學(xué)物質(zhì)和制造方法整合到現(xiàn)有的鋰離子生產(chǎn)設(shè)施中。他說(shuō)，這種電池可能會(huì)在兩年內(nèi)上市，而且會(huì)應(yīng)用到以前鋰離子電池沒(méi)有涉足的領(lǐng)域。

由于其天然的柔韌性，可以被整合到可穿戴電子產(chǎn)品中，甚至最終直接整合到服裝纖維中。這種新型電池的堅(jiān)固性也能夠應(yīng)用于特種和科學(xué)研究領(lǐng)域，比如自動(dòng)水下航行器、無(wú)人機(jī)和衛(wèi)星。

還有一些技術(shù)障礙要克服，比如如何新增電池的可充電次數(shù)。一塊典型的智能手機(jī)電池充放電次數(shù)可以超過(guò)1000次，但是這種新型鋰離子電池在充電100次后就開(kāi)始失去效率。吉拉索普洛斯說(shuō)，對(duì)電解質(zhì)化學(xué)配方進(jìn)行微調(diào)應(yīng)該可以解決這個(gè)問(wèn)題。

或許，鋰離子電池會(huì)發(fā)生爆炸的時(shí)代就要結(jié)束了。