( 图源：ScienceDaily )

通常用于消费电子产品的锂离子电池可能会因损坏或包装不当而起火。这些事故偶尔会造成严重后果，包括烧伤、房屋火灾，甚至是飞机失事。

受到某些液体在撞击中凝固的怪异行为的启发，研究人员开发出了一种实用且廉价的方法来帮助预防这些火灾。

他们将在今天举行的第 256 届美国化学学会 ( ACS ) 全国大会上公布他们的研究成果。

" 在锂离子电池中，一块薄薄的塑料将两个电极分开，"Gabriel Veith 博士说，" 如果电池损坏，塑料层失效，电极就会接触，导致电池的液体电解质着火。"

为了使这些电池更安全，一些研究人员转而使用不易燃的固体电解质。但 Veith 说，这些固态电池需要对目前的生产工艺进行重大调整。

作为一种替代方法，他的团队在传统的电解质中加入一种添加剂，以创造出一种抗冲击的电解质。

当电池被击中时，它会凝固，防止电池在跌落或碰撞中受损时电极接触。如果电极不互相接触，电池就不会着火。

更好的是，加入这种添加剂只需要对传统的电池制造过程做一些小的调整。

当 Veith 和他的孩子们在玩一种叫做 Oobleck ( 欧不裂 ) 的玉米淀粉和水的混合物时，这个项目的灵感迸发了。

" 如果你把这种混合物放在饼干托盘上，它就会像液体一样流动，但你开始戳它时，它就会变成固体，"Veith 说，" 压力消除后，物质又液化了。"

Veith 意识到他可以利用这种可逆的 " 剪切增稠 " 特性使电池更安全。

这种特性依赖于胶体，胶体是液体中微小的固体颗粒的悬浮体。在 Oobleck 的例子中，胶体由悬浮在水中的玉米淀粉颗粒组成。

至于电池胶体，Veith 和他在橡树岭大学和罗切斯特大学的同事们使用悬浮在普通液体电解质中的二氧化硅作为锂离子电池。

他解释说，在撞击过程中，二氧化硅颗粒聚集在一起，堵塞了流体和离子的流动。

研究人员使用了完美的球形、直径 200 纳米的二氧化硅颗粒，或者说是一种超细的沙子。

" 如果你有非常均匀的颗粒大小，这些颗粒在电解质中均匀分散，效果非常好，"Veith 说。

" 如果它们的大小不均匀，那么液体受到撞击时粘性就会降低，这是很糟糕的。"

其他一些实验室也在研究剪切增稠技术，以提高电池的安全性。

一个研究小组先前报道了一项关于 " 烟雾硅胶 " 的研究，这种二氧化硅烟雾由微小不规则的二氧化硅颗粒组成。

另一个研究小组最近报道了使用杆状二氧化硅颗粒的效果。

Veith 认为他的球形粒子可能比杆状二氧化硅更容易制造，而且比二氧化硅烟雾对撞击有更快的反应和更强的阻止力。

Veith 的主要进展之一涉及电池的生产过程。

在传统锂离子电池的制造过程中，在生产过程的最后，电解液注入电池外壳，然后密封电池。

他说 :" 你不能直接放入剪切增稠的电解质，因为一旦你试图注入它，它就会凝固。"

研究人员解决这个问题的方法是在加入电解质之前先将二氧化硅放置到位。目前他们正在为他们的技术申请专利。

在未来，Veith 计划改进这个系统，以便电池在碰撞中受损的部分能够保持稳定，而其余的部分将继续工作。

该团队最初的目标是应用于无人机电池，但他们最终希望进入汽车市场。他们还计划制造一种更大版本的电池，这种电池能够拦截子弹。

Veith 说，这可能对士兵有利，他们在执行任务时通常会携带 20 磅的防弹衣和 20 磅的电池。

" 电池将发挥他们的盔甲一样的功能，可以减轻普通士兵 20 磅的重量。"