韓國業者Jenax開發了一種新技術,訴求能解決導致電池在極高溫度下起火、爆炸或是短路的問題;該公司並聲稱這種內建於電池芯的技術能在為包括電動車在內的產品帶來安全性同時,也能確保高電池性能。

「液態是離子移動的最佳導體,這意味著它能帶來最佳電池性能,但因為液態也擁有巨大的起火隱患,很多製造商嘗試改用固態電解質──但這犧牲了效率、以及應用在可穿戴裝置時的舒適性與實用性;」Jenax總監EJ Shin表示:「我們一直專注於提供最佳的安全性與性能之結合,藉由我們的不易燃電解質,我們能將兩者提升到下一個境界,讓製造商與消費者能安心使用他們應該享受到的高性能。」 電動車內的鋰離子電池基本上與一般智慧型手機中使用的相同,主要的差異在於尺寸以及電池芯的數量;而無論是在電動車內或是智慧型手機、筆電內的鋰離子電池,在明顯溫度過高或是充電過程中發生問題時可能會起火甚至爆炸。

低製造成本以及(或多或少)的快速充電效果,讓鋰離子電池攻下相當大的市場版圖。而因為其高運作電壓,鋰電池在許多應用中使用有機電解質;但會因為撞擊震盪而存在衰減的風險,甚至在不當使用的情況下導致危險的燃燒反應,這種反應會在電池溫度超過65°C時且很可能達到75°C以上時發生。

對鋰離子可充電電池來說,電解質幾乎都是以線性與環狀碳酸酯(alkyl carbonates)類的結合為基礎;這種電解質能以鋰做為陽極活性成分,並決定鋰離子化學物的高功率與能量密度特性。不過這類有機電解質具備高揮發性與易燃性,這代表將之應用於消費性品與交通工具時,會來嚴重的安全性問題;當暴露於高壓與高溫的極端環境中,這種電解質可能會與活性店及材料產生反應,釋放高溫與氣體。

熱滲漏(thermal leakage)是電池安全性研究的一個關鍵科學問題,特別是針對被視為電動車發展重要驅動力的鋰離子電池。車用電池有自己的水冷系統,與熱引擎的運作方式相同(具備熱交換器與風扇),不同之處在於電動車的冷卻電力在車輛熄火、進行充電時也會啟動。但是能量流(特別是功率較大的充電系統)會讓電池溫度升高。

Jenax在能從各種方向彎折的超軟性聚合物電池領域是領導業者,其技術進展消除了傳統固態電池和剛性電池的問題,同時又能提供高電池性能;該公司開發的新型非易燃性液態電解質,將會內建於電池之中,提供硬體製造商也能使用液態聚合物或膠狀電池芯技術。膠狀電池也很適合可穿戴裝置,特別是在裝置可能有刺穿的危險時,這種電解質不會有滲漏問題。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Non-Flammable Liquid Electrolyte for Battery Safety,by Maurizio Di Paolo Emilio)