锂离子电池中,两个电极之间由多孔聚合物薄膜材料隔开,锂离子可以通过聚合物薄膜中孔从一极运动到另一极,而电子不能通过,所以形成电流,这是大致的锂离子电池原理。但锂离子电池使用太久可以形成细长的锂树突,或结晶,这种锂树突可以通过聚合物薄膜,如果连接上了两极会导致短路,短路极可能导致聚合物薄膜着火,所以存在隐患,是锂离子电池的一个显著的缺点。
为了解决这个问题,密西根大学的研究人员使用凯夫拉纤维制备了一种新型电池聚合物膜,薄膜上的孔径更小,15至20nm范围内,依然可以使锂离子通过,但是可以有效阻挡锂树突通过薄膜,所以可以有效防止短路的发生,而且这种凯夫拉纤维制备的聚合物电池薄膜具有防火性能(见下图)。相关研究人员介绍改项目已经成立了独立的公司进行产业化研究,预计2016年这种凯夫拉薄膜可以量产。
凯夫拉纤维介绍:
凯夫拉,英文原名KEVLAR,也译作凯芙拉,是美国杜邦公司(Dupont)研制的一种芳纶纤维材料产品的品牌名,材料原名叫“聚对苯二甲酰对苯二胺”,是一种主链型液晶聚合物(LCP),于1972年实现了工业化生产,杜邦公司使用在芳族聚酰胺纤维等商品上的注册商标。种材料密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型,其强度为同等质量钢铁的5倍,但密度仅为钢铁的五分之一,典型的应用是“防弹衣”。发明凯夫拉芳纶纤维(Kevlar)的科学家是斯蒂芬妮·科沃勒克(Stephanie Kwolek),2014年6月去世。