于珠博士
朱宇博士，美国阿克伦大学高分子科学副教授。“在大多数情况下，电池在不正常使用的情况下起火，比如受到巨大的外部冲击或碰撞。”
朱和他在UA高分子科学与高分子工程学院的研究生团队正在努力通过创造一种剪切增厚电解质来提高锂离子电池的安全性。这种物质可以在冲击下变得更厚，位于电池的阳极和阴极之间，具有抗冲击性，因此在任何碰撞时都不会引起火灾或爆炸。在正常情况下，这种新型电解质保持柔软。
该小组的研究由朱的博士生刘克伟领导，最近发表在《电源杂志》上：“用于安全锂离子电池的剪切增稠流体基抗冲击电解质。”
理想的抗冲击性
“在电动汽车用的锂离子电池中，阴极和阳极由一层非常软的膜和液体电解质分开，”朱说。“简单地用固体电解质代替液体电解质仍然是一项具有挑战性的任务，因为两个电极都是多孔的——它们需要液体填充毛孔并进行接触。我们的想法是，在正常情况下，你仍然可以使用液体状的电解质，但在受到冲击时，这种液体可以提高自身的机械强度。因此，我们开发了一种剪切增稠电解质。”
把它想象成淀粉和水的混合物。你可以把手伸进去，慢慢搅拌淀粉和水，感觉阻力很小。然而，如果你提高搅拌速度，你会明显感受到更大的阻力。事实上，保龄球可以在玉米淀粉和水的混合物表面反弹，在撞击过程中表现得像固体。
具有这种性质的液体被称为膨胀体，一种非牛顿流体。如果电解液也是膨胀剂，它将防止电池在外部冲击下短路。然而，形成一种剪切增稠电解质比将玉米淀粉和水混合要困难得多，因为电解质的组成很复杂——由不同的离子、溶剂和各种添加剂组成。
朱说：“在我们的初步研究中，我们证明了一种改性的低成本玻璃纤维填料可以生产出我们正在寻找的剪切增稠电解质，这种电解质与商用锂离子电池兼容，并显示出更好的抗冲击性。”
视频：展示速度
朱团队的视频展示了子弹以不同速度冲击常规液体电解质和剪切增稠电解质。剪切增稠电解质吸收了弹丸的动能，显著减缓了弹丸的运动速度。
“与传统的液体电解质相比，剪切增稠电解质不会显著降低锂离子电池的性能，”朱说。“在撞击过程中，由于剪切增稠效应，剪切增稠电解质会立即表现得像固体一样，并产生更大的力来抵抗外部撞击。该解决方案是对电池组外部热管理系统的补充，该系统通常无法应对突然的冲击。”
朱表示，对锂离子电池的改进研究相对较新，尤其是在电动汽车上的应用。他补充说，剪切增厚电解质还有其他小用途，比如防弹储能设备。
媒体联系：Alex knise， 330-972-6477或aknisely@uakron.edu。