凯夫拉膜用于更安全更薄的锂可充电电池

该创新是锂离子电池中电极之间的先进屏障。

由防弹背心中的坚韧材料Kevlar提取的纳米纤维制成，屏障抑制了金属卷须的生长，金属卷须可能成为不需要的电流通路。

UM团队的研究人员还成立了位于安娜堡的ElegusTechnologies，将这项研究从实验室推向市场。预计2016年第四季度将开始量产。

“不像其他超强材料，如碳纳米管，Kevlar是绝缘体，”JosephB.和FlorenceV.Cejka工程学教授NicholasKotov说。“这种特性非常适合需要防止两个电极之间短路的隔膜。”

锂离子电池通过将锂离子从一个电极穿梭到另一个电极来工作。这会产生电荷不平衡，并且由于电子不能通过电极之间的膜，它们会通过电路而在路上做一些有用的事情。

但是如果膜中的孔太大，锂原子就会形成蕨类结构，称为树枝状结构，最终会穿过膜。如果它们到达另一个电极，则电子在电池内部具有路径，从而使电路短路。这就是波音787上的电池火灾被认为是如何开始的。

“由于其纳米级尖端，蕨的形状特别难以阻止，”科托夫实验室的研究生SiuOnTung以及Elegus的首席技术官说。“非常重要的是纤维形成的孔比尖端尺寸小。”

虽然其他膜中的孔的宽度为几百纳米，或几千分之一厘米，但在UM处开发的膜中的孔的宽度为15至20纳米。它们足够大，可以让单个锂离子通过，但又足够小，可以阻挡蕨类结构的20到50纳米的尖端。

研究人员通过将纤维以薄片层叠在一起而制成膜。Tung说，这种方法可以保持塑料中的链状分子伸展，这对于电极之间良好的锂离子传导性很重要。

“这种材料的特殊之处在于我们可以使它非常薄，因此我们可以将更多的能量用于相同的电池单元尺寸，或者我们可以缩小电池尺寸，”通过UM大师帮助创建Elegus的工程师DanVanderLey说道。企业家计划。“我们看到很多人希望制造更薄的产品。”

有30家公司要求提供材料样本。

Kevlar的耐热性也可以带来更安全的电池，因为与目前使用的大多数膜相比，膜具有更好的幸存机会。

虽然团队对膜阻挡锂枝晶的能力感到满意，但他们目前正在寻找改善松散锂离子流动的方法，以便电池可以更快地充电和释放能量。

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