近日,科學家們開發出了一種名為STOBA的新型材料,這種材料將被用于制作鋰電池正負兩極交界處的間隔結構。當電池的溫度超過130攝氏度后,這種材料就會由正常狀態下的多孔結構轉變為薄片結構,這樣便可將電池的正負兩極完全隔絕,從而阻止電池溫度的進一步上升,防止自燃或爆炸發生。
研究人員表示,鋰電池在加入這種新材料后,成本會提高3%左右,并有望在今年上市。鋰電池是現有電子產品重要的動力來源,卻也是最不穩定的電子零組件,以前無法要求安全的鋰電池,是因為全球都沒有解決方案。現在發展的高安全性STOBA鋰電池技術,能有效提升鋰電池安全性,巨幅降低電池爆炸事件機率。工研院開發全球獨創的高安全性STOBA鋰電池材料,已經申請專利9件29案,有機會讓臺灣鋰電池產業站到國際舞臺顛峰。
工研院材化所副所長彭裕民表示,STOBA是奈米級的高分子材料,添加在鋰電池后形成防護膜,好像是奈米級的保險絲。當鋰電池遇高熱、外力撞擊或穿刺時,STOBA會即刻產生閉鎖效果,避免電池發生短路,并阻斷電化學作用進而防止高熱,確保3C產品電池及電動車輛電池的安全性與實用性。STOBA技術已經通過比國際安全標準更加嚴苛的強制短路穿刺實驗,也是目前全球從材料端根本創新,解決鋰電池安全的技術。
工研院STOBA研發團隊,經過各種嘗試與努力,最后在高分子組成物中,找到耐高溫、良好接著、具可撓性等特點的相似結構,經過數年的材料改質與測試,最后終于突破困境找到全新材料,除有效解決安全性問題,也提升高溫循環壽命20%以上。說明材料研發人員,更需要耐力與抗壓性,如同修行者般,需要做比99%更多的努力,才能等到最后1%靈光的出現。
附:高安全性STOBA材料
2008年全球生產出31億顆鋰電池,六個標準偏差已經無法滿足鋰電池安全要求,工研院STOBA材料讓鋰電池具備重要的「冗余(redundancy)」時間,并達12個標準偏差,讓鋰電池發生短路產生高溫時,即可產生閉鎖反應機制,避免后續的熱爆問題,確保消費者安全。
鋰電池安全問題主要來自電池內部溫度升高,包括電池不當加熱、過度充電、正負極材料接觸造成短路等。當內部溫度持續升高且無法抑制時,分開正負極材料用的隔離膜就會開始熔化、穿破,而導致大量電流短路,然后電池就會加速變熱,溫度上升至180℃以后會引發正極材料分解,產生很大熱量,使電池瞬間溫度急遽升高,如同在有裂逢的壓力鍋中不斷加熱一樣,最后產生熱爆升,噴出大量氣體,引發起火燃燒及爆炸等危險。
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