作者是芝加哥伊利诺伊大学的莎伦·帕梅 石墨烯包覆的锂钴氧化物颗粒
信用:雷扎沙赫巴赞-亚萨尔
锂电池使得电动汽车一次充电可以行驶数百英里
它们储存能量的能力是众所周知的，但它们偶尔着火的倾向也是众所周知的——电池研究人员称之为“热失控”
“当电池过热或快速循环时，这些火灾最频繁发生
随着越来越多的电动汽车上路，电池技术需要适应，以减少这些危险和灾难性火灾的可能性
伊利诺伊大学芝加哥工程学院的研究人员报告称，石墨烯——21世纪的神奇材料——可能会带走锂电池火灾中的氧气
他们在《高级功能材料》杂志上报道了他们的发现
锂电池着火的原因包括快速循环或充电和放电，以及电池的高温
这些条件会导致电池内部的阴极——在大多数锂电池中，阴极是一种含锂的氧化物，通常是锂钴氧化物——分解并释放氧气
如果氧气在足够高的热量下与电解质分解产生的其他易燃产物结合，就会发生自燃
“我们认为，如果有一种方法可以防止氧气离开阴极并与电池中的其他易燃产品混合，我们就可以减少火灾发生的几率，”UIC工程学院机械和工业工程副教授、该论文的相应作者雷扎·沙赫巴赞-亚萨尔说
事实证明，沙巴赞-亚萨尔非常熟悉的一种材料为这个问题提供了完美的解决方案
这种材料就是石墨烯——一种具有独特性质的超薄碳原子层
沙赫巴赞-亚萨尔和他的同事以前曾使用石墨烯来帮助调节锂金属电池电极上的锂堆积
沙赫巴赞-亚萨尔和他的同事知道石墨烯片对氧原子是不可渗透的
石墨烯也很坚固、柔韧，可以制成导电的
该论文的主要作者、UIC大学机械与工业工程专业的研究生沙巴兹安-亚萨和索罗什·沙里菲-阿斯尔认为，如果他们将锂电池锂钴氧化物阴极的极小颗粒包裹在石墨烯中，可能会阻止氧气逸出
首先，研究人员对石墨烯进行化学改性，使其具有导电性
接下来，他们将锂钴氧化物阴极电极的微小颗粒包裹在导电石墨烯中
当他们用电子显微镜观察石墨烯包裹的锂钴氧化物颗粒时，他们发现高温下释放的氧气比未包裹的颗粒明显减少
接下来，他们用粘合材料将包裹的颗粒粘合在一起，形成一个可用的阴极，并将其结合到锂金属电池中
当他们测量电池循环过程中释放的氧气时，他们发现即使在非常高的电压下，阴极也几乎没有氧气逸出
锂金属电池即使在200次循环后仍然表现良好
沙里菲阿斯尔说:“与传统的锂金属电池相比，卷绕式阴极电池在快速循环后仅损失约14%的容量，而在相同条件下，其性能下降了约45%。”
“石墨烯是阻止氧气释放到电解液中的理想材料，”沙赫巴赞-亚萨尔说
它不透氧、导电、柔韧，并且足够坚固以承受电池内部的条件
它只有几纳米厚，所以不会给电池增加额外的质量
我们的研究表明，它在阴极的使用可以可靠地减少氧气的释放，并且有可能是这些电池——从我们的手机到我们的汽车——的火灾风险可以显著降低的一种方法
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