近兩年來(lái)，空難事故頻發(fā)，這樣人們不禁擔(dān)心起這種昂貴交通工具的安全性，也讓各國(guó)科學(xué)家們將提高飛機(jī)的安全性提上了日程。最近，美國(guó)研究人員從凱夫拉（Kevlar）纖維中提取出一種納米纖維，這種納米纖維將被用于電池電極及鋰離子電池之間的隔離板，從而有效地防止電池爆炸導(dǎo)致的空難。
Kevlar是防彈背心中常用的材料，如今可被用來(lái)開(kāi)發(fā)抑制金屬卷須生長(zhǎng)的隔離層——這種金屬卷須可能成為鋰電池中不利于電流路徑以及導(dǎo)致失控起火的來(lái)源。如果實(shí)驗(yàn)順利的話，包含這種技術(shù)的隔離板預(yù)計(jì)在2016年第四季展開(kāi)大量生產(chǎn)。
與碳納米管等其他超堅(jiān)固的材料不同，Kevlar是一種絕緣體，這項(xiàng)特性非常適合用于打造防止電池兩極之間發(fā)生短路所需的隔離層。
鋰離子電池的作業(yè)原理是在兩極之間來(lái)回傳遞鋰離子，從而形成電荷不平衡，而由于電子無(wú)法通過(guò)兩極之間的薄膜，改由通過(guò)電路而起作用。但是，如果薄膜上的孔洞太大，鋰原子會(huì)自動(dòng)聚集形成樹(shù)狀晶，最終戳穿薄膜。一旦穿透薄膜達(dá)到另一端電極，鋰原子將會(huì)在電池中形成電路，導(dǎo)致電池短路。使電池發(fā)生爆炸并起火。
“蕨形的樹(shù)狀晶由于具有納米級(jí)尖刺，特別難以隔離阻擋，”研究人員表示，“因此，更重要的是這些纖維必須形成比尖刺尺寸更小的孔隙?！?/span>
在其他薄膜上的孔隙寬度約有幾百納米，或幾十萬(wàn)分之一公分，然而，包含納米纖維的薄膜孔隙約為15至20nm。這已足夠大到讓個(gè)別的鋰離子通過(guò)，但又夠小足以阻止20-50nm的蕨狀結(jié)構(gòu)通過(guò)。研究人員們以緊密層迭纖維的方式制造薄膜。這種方法可使讓塑料中的鏈狀分子保持延展性，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)電極之間的鋰離子導(dǎo)電率至關(guān)重要。
由于Kevlar的抗熱性高，其薄膜在起火后得以幸免的機(jī)率比目前使用的大部分薄膜更高，因而有助于實(shí)現(xiàn)更安全的電池。
目前，科學(xué)家們正在嘗試改變鋰離子的流動(dòng)，從而獲得更快的充放電速度，由于本身輕薄的特點(diǎn)，采用這種隔離板的電池還將有可能減少體積。目前已經(jīng)有30家企業(yè)對(duì)該項(xiàng)發(fā)明表示了興趣，并且期待獲得樣品。
