解決鋰電池短路的祕密武器:STOBA

所有的電池在電池的外面一定會有一個電阻,電阻的作用其實就是要讓電流通過,但電流又不能太大,因為太大會使得電池過熱而燒掉。

 

 

真正的電池有的時候非常小,當然也有大的,所要強調的也無非就是電阻一定要存在。我們的電燈泡其實就是一個電阻,當電流流過這個特別電阻的時候,燈泡會發光。(如圖一示意圖)

 

圖一

假如我們電池的裝置出了問題,產生電阻消失的現象,比方說,電池的兩極互相碰觸,因為電阻不見了,正極直接連到負極,電流就瞬間大的不得了,這種現象叫做短路。請看圖二。

圖二

 

短路是絕對要避免的,因為短路了以後,電池往往會燒起來,這就相當危險了,因為我們現在很多裝置裡面都有電池,電池燒起來當然會引起很大的災難,甚至會使人受傷。我們現在有很多的電池是鋰電池,如何使鋰電池在短路以後仍然不燒起來,這是一大學問。我們應該感到高興的是,我們在台灣的工程師已經很成功地發展了一種叫做STOBA(Self Terminated Oligomer with hyper Branched Architecture)的技術,這個技術使得鋰電池在短路以後會立刻失去功能,也就是說它不再是一個電池了。

請看圖三,鋰電池的正極有許多正極粉末,很多帶電離子就是經由電解液跑到負極去的。如果離子跑不出來,這個就不是電池了。如何做呢?

圖三

 

我們的工程師利用一種叫做STOBA的粒子,STOBA是非常小的粒子,請看圖四。STOBA粒子非常之小,它的直徑是50奈米(1奈米等於十億分之一米)。這些STOBA粒子平時圍繞在正極粉體的四周,但是並不很密,所以像一個網。帶電離子平時仍然可以通過網到負極去。

圖四

 

如果電池發生短路,當時就會有鋰電池溫度上升的現象。一旦溫度上升,STOBA粒子會自動地互相手牽手地連結起來,也就是說,正極粉體外面已經不是一個網,而向是被一層牆壁所包圍,如圖五所示。這麽一來,帶電離子就跑不出來,當然電池就不作用了,但至少不會燒起來。

圖五

 

這種STOBA粒子的尺寸是非常小的,但是工差必須在2奈米之內,所以我們的工程師必須要做非常精密的粒子,而且要使它們能夠依附在正極粉體上,這些都是不容易的事,必須要有相當久的經驗。

我們國人應該知道,我們國家不應該成天想大量生產,我們國家勞工的工資已經很高了,我們總要希望我們的產品是非常精密的。值得我們高興的是,從STOBA粒子的案例來看,我們工程師的努力是有收穫的。我們應該給他們足夠的鼓勵。

 

 

(本文經李家同教授同意授權轉載「鋰電池短路問題的解決」)

 

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