电池“拳击手”:智能型电化学储能器件

当前,电化学储能器件正迎来飞速发展的时代,已逐渐渗透到我们日常生活的方方面面。除了广泛应用于各种可携带电子产品中,二次电池正被中国、欧美等多个国家推广应用于新能源汽车领域,并且多国已制定相关政策明确了燃油车禁售日期,拟全面开启新能源汽车时代。然而,在火热发展的背后,电化学储能器件依然存在一些内在的和外在的问题,例如电池内部的锂枝晶无序生长会导致安全隐患,电池自身也可能会遇到刺穿、机械形变等外在的损伤,这些都将极大的威胁着使用者的生命安全,世界各地多有发生电池组件起火爆炸事故。因此,当前很多研究者致力于研究一些新型的、智能化的电化学储能器件,正如一个拳击手,对自身安全隐患和外界伤害,实施一个自我的保护(Protect)和反应(Response)。

近期,北京航空航天大学郭林教授和王华副教授课题组综述了当前智能型电化学储能器件的研究进展。首先,总结了具备“自保护”功能的智能化电化学储能系统。例如:可实时监测内部锂枝晶生长情况的智能锂离子电池,在锂枝晶即将穿透正负极间的电池隔膜、造成短路甚至爆炸前给出预警信号;温度可实时监控的智能电池,当电池的温度高过警戒线时,会自动切断电池的充放电功能,从而防止电池热失控。 其次,介绍了具备“自反应”功能的智能化电化学储能系统。针对外界机械损伤,列举了多种外观形貌和储电能力能自修复储能器件;面临不可逆形变,形状记忆的超级电容器也引起了一定的关注。最后,作者分析和展望了智能化储能器件今后发展可能遇到的一些问题和机遇。

本工作发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201703040)上,第一作者为北京航空航天大学博士后杨昀。

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