通常用于消費電子產(chǎn)品的鋰離子電池可能會因損壞或包裝不當而起火。這些事故偶爾會造成嚴重后果，包括燒傷、房屋火災，甚至是飛機失事。

受到某些液體在撞擊中凝固的怪異行為的啟發(fā)，研究人員開發(fā)出了一種實用且廉價的方法來幫助預防這些火災。

他們將在今天舉行的第256屆美國化學學會(ACS)全國大會上公布他們的研究成果。

"在鋰離子電池中，一塊薄薄的塑料將兩個電極分開，"GabrielVeith博士說，"如果電池損壞，塑料層失效，電極就會接觸，導致電池的液體電解質(zhì)著火。"

為了使這些電池更安全，一些研究人員轉(zhuǎn)而使用不易燃的固體電解質(zhì)。但Veith說，這些固態(tài)電池需要對目前的生產(chǎn)工藝進行重大調(diào)整。

作為一種替代方法，他的團隊在傳統(tǒng)的電解質(zhì)中加入一種添加劑，以創(chuàng)造出一種抗沖擊的電解質(zhì)。

當電池被擊中時，它會凝固，防止電池在跌落或碰撞中受損時電極接觸。如果電極不互相接觸，電池就不會著火。

更好的是，加入這種添加劑只需要對傳統(tǒng)的電池制造過程做一些小的調(diào)整。

當Veith和他的孩子們在玩一種叫做Oobleck(歐不裂)的玉米淀粉和水的混合物時，這個項目的靈感迸發(fā)了。

"如果你把這種混合物放在餅干托盤上，它就會像液體一樣流動，但你開始戳它時，它就會變成固體，"Veith說，"壓力消除后，物質(zhì)又液化了。"

Veith意識到他可以利用這種可逆的"剪切增稠"特性使電池更安全。

這種特性依賴于膠體，膠體是液體中微小的固體顆粒的懸浮體。在Oobleck的例子中，膠體由懸浮在水中的玉米淀粉顆粒組成。

至于電池膠體，Veith和他在橡樹嶺大學和羅切斯特大學的同事們使用懸浮在普通液體電解質(zhì)中的二氧化硅作為鋰離子電池。

他解釋說，在撞擊過程中，二氧化硅顆粒聚集在一起，堵塞了流體和離子的流動。

研究人員使用了完美的球形、直徑200納米的二氧化硅顆粒，或者說是一種超細的沙子。

"如果你有非常均勻的顆粒大小，這些顆粒在電解質(zhì)中均勻分散，效果非常好，"Veith說。

"如果它們的大小不均勻，那么液體受到撞擊時粘性就會降低，這是很糟糕的。"

其他一些實驗室也在研究剪切增稠技術(shù)，以提高電池的安全性。

一個研究小組先前報道了一項關(guān)于"煙霧硅膠"的研究，這種二氧化硅煙霧由微小不規(guī)則的二氧化硅顆粒組成。

另一個研究小組最近報道了使用桿狀二氧化硅顆粒的效果。

Veith認為他的球形粒子可能比桿狀二氧化硅更容易制造，而且比二氧化硅煙霧對撞擊有更快的反應和更強的阻止力。

Veith的主要進展之一涉及電池的生產(chǎn)過程。

在傳統(tǒng)鋰離子電池的制造過程中，在生產(chǎn)過程的最后，電解液注入電池外殼，然后密封電池。

他說:"你不能直接放入剪切增稠的電解質(zhì)，因為一旦你試圖注入它，它就會凝固。"

研究人員解決這個問題的方法是在加入電解質(zhì)之前先將二氧化硅放置到位。目前他們正在為他們的技術(shù)申請專利。

在未來，Veith計劃改進這個系統(tǒng)，以便電池在碰撞中受損的部分能夠保持穩(wěn)定，而其余的部分將繼續(xù)工作。

該團隊最初的目標是應用于無人機電池，但他們最終希望進入汽車市場。他們還計劃制造一種更大版本的電池，這種電池能夠攔截子彈。

Veith說，這可能對士兵有利，他們在執(zhí)行任務時通常會攜帶20磅的防彈衣和20磅的電池。

"電池將發(fā)揮他們的盔甲一樣的功能，可以減輕普通士兵20磅的重量。"