# 锂电池技术关键突破：短路折叠水淹火烧撞击都不怕 - 作者：量子位 - 发布时间：2020-03-31 09:36 - 分类：硬件 - 原文：https://www.ifanr.com/1322647 ![](https://s3.ifanr.com/wp-content/uploads/2020/03/1-34.jpg) [本文](https://mp.weixin.qq.com/s/UYSC2m4Nkrm_9LsSwhygsQ)来自微信公众号「量子位」（ID：QbitAI），作者晓查、郭一璞，爱范儿经授权发布。 Bong！ ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/44/fc/44fc410d66bb8d49b02a19ff1329d13507036eee-dcd281cca5c9d18df456f8a68af1001504ee96d8.gif) 锂电池爆炸，真是太危险了。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/c0/59/c059ef5a5773ec8714c8dd20d53f4250fb4380fd-3760c4941b0fba40a45d63bd342b7129de046919.gif) 小则损伤财物，大则影响生命安全。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/b8/fb/b8fb0b63af6c880f8b9830c19101479d99fef526-c90515b52a01a9b75a7a80b32b6e9097f8f5650a.gif) 但是，谁让它能量密度大呢？总不能为了玩手机，扛个铅酸电池出门吧。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/4e/51/4e516340afa4984592f3d8eec8e3b462c02770b0-9a12a97f88586084cf90f20aecc823b5487da055.jpg) 然而现在，情况有了转机。 约翰霍普金斯大学应用物理实验室科学家Konstantinos Gerasopoulo的团队，创造了一种新的锂电池。 在保持性能的前提下，这种新电池不怕水泡、不怕火烧、不怕折叠或重击，甚至能像纸片一样随意裁剪随意折叠，即使短路也还能继续使用。 要是它能普及，你可能就再也看不到「xx品牌手机爆炸」的新闻了。 这简直是消费电子行业大救星，机场安检人员的福报啊。 甚至，连一向严肃的媒体《连线》都用了「Invincible」无敌这个词来评价它。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/b0/31/b0315021644c6b57a70600ba460052c8bdaef62d-61a4e4b1a5a4d975179f3c9496c84ac28cf697a0.png) ### 短路折叠水淹火烧撞击都不怕 这种新的锂电池最逆天的属性，就是： **耐操**。 首先，普通电池一旦被短路，报废算好的，没爆炸着火都是福大命大。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/34/4d/344df50aeb6547a95812f409f480a0907caccf00-d26ae2b155594336cbd177d4bd28255ce89ad26e.png) 但这种新电池，短路之后，你把它短路的地方断开，它不仅不会发生危险，甚至还能继续充放电循环将近100小时。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/21/74/217487d95a0efd79027a18ab4d4dd53ea9c3d600-bf6fdadc926ad2d5040b33209ec802078b0f98cf.png) 简直是原地满血复活啊！ 而且，在地球上的绝大多数恶劣环境下，这种新电池都能撑得住，不仅不会像传统锂电池一样爆炸，能保证安全；甚至还能继续工作供电。 比如说，被折叠的时候，它本来就是软的，你可以随便玩弄，把它团成球、搓成卷，设置成任何形状，甚至装在衣服里面都没问题。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/85/77/85779881fb9656dfd88e40ca8f5e9650c5394490-93d673a95764eb1d421336af7f3899246fe64cf5.gif) 而且，这种新电池也不怕外部破坏，用剪刀剪掉一块，再放进盐水里，它不会被剪坏，还耐腐蚀，仍然可以供电。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/8e/32/8e32d4a173c1dfd0d32c7e80b162a9f7c5a0af53-76cf69eb382ab3a76a4091e182161120918322f5.gif) 既然不怕盐水，那把它装在用于水下的探测设备里也是十分可行的了。 甚至，在模拟弹道撞击的实验里，电池依然能保证运行。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/88/3f/883f47fb72bba3ac57d0060aeb62ff4922de74d7-3dc55c89777361a140b5861170fb20dea3bc8289.gif) 这就再也不用担心电池跌落或者遭到撞击时着火了，有了这个特性，它将来或许能用在军事设施上，成为即使在枪林弹雨中可以运转的设备。 甚至你简单粗暴的直接放火烧也没啥问题。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/7f/c7/7fc757e3c0d6bd111f26227538b0dd4783a7f052-e563df55afebc8b383aae780cad791bcf685ba48.gif) 研究人员直接把电池烧焦，然后把烧焦的部分剪下来，剩下的部分还能持续使用100小时。 不怕水，不怕火，不怕撞击，不怕短路，真是打不死的小强。 ### 核心秘密在哪里？ 那么，为什么这款电池这么强悍，还不会起火爆炸呢？ 造成传统锂电池起火最重要的一个原因就是电解质。 由于锂的活性很高，使用锂离子的电池的时候，我们需要将正负极分离开。如果它们之间的隔膜受到外力作用被刺穿，将会造成短路。 而锂电池的电解质一般是易燃有毒的有机溶剂，很快在短路产生的巨大热量下燃烧起来。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/3e/6d/3e6d4cfcf5b0cd8bf94b7e7e347f2299b2c04254-907e84a04f9ceb5304b2fa3313f9af949686ff8e.jpg) 为了防止锂电池起火，科学家们想出了各种方法，比如不可燃的水代替有机电解质，代价却是损失电池的性能。 用水做电解质的锂电池电压低、能量密度低，一般电压不超过2V，能量密度不超过70Wh/kg。原因就在于电池的水实在太多了。所以如何降低这种电池中的水含量成了关键问题。 近年来，科学家们发现了一种在水中溶剂度极高的锂盐，叫做「双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂」（LiTFSI），可以将电池的稳定放电窗口提高到3.0V。 由于溶液中盐的含量甚至超过了水，所以被叫做「盐包水」电池（WiS或WiBS）。 来自约翰霍普金斯大学的科学家们发现，还可以进一步突破「盐包水」电池的极限。他们把锂盐溶液放在一种聚丙烯酸类的凝胶中。 用一种凝胶的物质巧妙地解决了这个问题。 聚丙烯酸是一种特别能「藏水」的聚合物，在生活中也很常见，我们玩的彩色吸水珠，主要成分就是它。 当然，电池里的物质不是吸水珠，而是由聚丙烯酸酯为前体，用紫外光照射使之聚合，生成的MPEGA和PEGDA交联体。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/56/ef/56ef4fe1d30de24fe36e9a5c34d71fb33301ba22-e2b6a457c19bb26f09da51b0adcd7fe049d3ab66.gif) 由于这种物质中含有大量的羟基，可以把锂盐水溶液锁在其中。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/2a/2d/2a2d80e6e7265c6f06f9fe6e68aa908eacd8dc00-b8016cea72579a4596f5aaf32e05463121f5f7d1.png) 将凝胶电池进一步处理后得到的浓缩凝胶盐包水电池（C-W-GPE）的问题放电窗口已经达到了4.1V，和我们现在手机普遍使用的电池相当。 ### 应用还待落地 当然，还没到马上应用的时候。 这种新型电池，还需要进一步的技术提升，因为现在只能充放电循环100次，研究人员们准备调整一下电解质来解决这个问题。 有意思的是，就在2019年，锂电池的发明者Goodenough——「棒的很」老爷子，也获得了2019年诺贝尔奖。 ![](https://media.ifanrusercontent.com/user_files/wpdata/images/6e/46/6e465b4f1390e4170d1ab98be58757d4f7deccc7-feae18685a1286de22dd22e1872b6fb48313c3f6.jpg) 但是在锂电池进化的这条道路上，我们还有很长的路要走。 光是正极材料就有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等，每种材料的安全性、寿命、能量密度各有不同，不同厂家都在发展自己的技术。 针对锂电池的安全性就有不同的解决方案，JHU的这种方法并非着眼于正负极材料，而是将电解质换成安全性更高的凝胶，更难能可贵的是电池在经历各种破坏时也不会发生危险，甚至之后还能正常使用…… 这就给广大依赖锂电池的产品和设备，带来了福音。 特别是电动车，锂电池的「安全感」，始终是车主和乘客最担心的环节。 但现在，一切开始不同了。 你期待吗？