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本期預(yù)覽
本研究運用仰儀科技的小型電池絕熱量熱儀BAC-90A，針對復(fù)旦大學王兵杰團隊研發(fā)的新型纖維聚合物鋰離子電池開展熱失控測試，深入剖析了該纖維電池的熱安全性。相關(guān)研究成果《Quasi - solid Fiber - shaped Lithium - ion Batteries with Fire Resistance》已發(fā)表于《Angewandte Chemie》期刊，為該電池在智能可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用夯實了理論基礎(chǔ)。
前言
在科技飛速發(fā)展的推動下，移動互聯(lián)網(wǎng)和萬物互聯(lián)技術(shù)日益普及，其中穿戴設(shè)備的興起促使柔性電池迎來了發(fā)展良機。目前行業(yè)內(nèi)廣泛生產(chǎn)和使用的塊狀鋰電池（軟包、方殼及圓柱型）難以滿足柔性設(shè)備的需求。纖維鋰離子電池因其柔性、可編織性及電化學儲能特性，成為ji具潛力的解決方案，有望實現(xiàn)通過衣物或配飾為穿戴設(shè)備持續(xù)供電，在眾多柔性材料應(yīng)用場景中具備替代傳統(tǒng)電池的潛力。
然而，纖維電池的實用化面臨諸多挑戰(zhàn)。復(fù)旦大學王兵杰團隊在該領(lǐng)域取得重大突破，成功解決了聚合物復(fù)合活性材料與纖維電極界面穩(wěn)定性難題，連續(xù)構(gòu)建出兼具良好安全性和綜合電化學性能的新型纖維聚合物鋰離子電池，其成果發(fā)表于《自然》主刊，成為儲能、可穿戴技術(shù)及柔性電子領(lǐng)域的新里程碑。
該團隊研發(fā)的纖維電池采用半固態(tài)或固態(tài)電解質(zhì)，并運用更安全的封裝方式，熱安全性較傳統(tǒng)商用電池有所提升。為進一步驗證其安全性，本研究運用仰儀科技小型電池絕熱量熱儀BAC - 90A測定纖維電池的絕熱熱失控特征參數(shù)，為其實際應(yīng)用提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)依據(jù)。
圖1 纖維鋰電池概念圖與應(yīng)用示例
方案介紹
本次實驗采用BAC-90A小型電池絕熱量熱儀的HWS模式測試纖維鋰電池熱失控過程。該實驗?zāi)Ｊ侥軌驕蚀_測量得到鋰電池自放熱起始溫度（T1）、熱失控起始溫度（T2）等關(guān)鍵電池熱安全參數(shù)。
圖2 小型電池絕熱量熱儀BAC-90A
同時，考慮到纖維鋰電池的特殊結(jié)構(gòu)，實驗采用特定裝樣方法以確保測試準確性。如圖3所示，我們將電池卷成螺旋狀，并用鋁塑膜將其塑封固定，隨后在外部包裹保溫棉。此方法不僅能夠有效測量電池表面的溫度，還能保證電池樣品在實驗過程中的溫度均勻性，確保實驗過程中的絕熱效果。
圖3 纖維鋰電池裝樣示意圖
測試結(jié)果
圖4 1號電池(a)熱失控溫升和(b)溫升速率-溫度曲線
圖5 2號電池(a)熱失控溫升和(b)溫升速率-溫度曲線
如圖4和圖5所示，1號電池和2號電池實驗的自放熱起始溫度T1均在155℃附近，明顯高于常規(guī)動力或儲能電池。在整個熱失控過程中，其升溫速率均遠低于T2檢測閾值（60℃/min）。
另外，上述實驗結(jié)果與電池的封裝質(zhì)量占比較高也有關(guān)。高封裝質(zhì)量有助于抑制電池內(nèi)部的副反應(yīng)，減少熱量的產(chǎn)生和積聚，從而有效提升電池的熱穩(wěn)定性，降低熱失控風險。
總體實驗表明該纖維鋰電池和器件具有良好的熱穩(wěn)定性和較低的熱失控風險，能夠安全地應(yīng)用于智能可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。
總結(jié)
這一研究成果為復(fù)旦大學王兵杰團隊研發(fā)的新型纖維聚合物鋰離子電池在智能可穿戴設(shè)備、柔性電子等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了堅實的實驗依據(jù)和理論支持。未來，隨著研究的不斷深入，仰儀科技將繼續(xù)以精益的產(chǎn)品、zhuo越的服務(wù)，為鋰電池創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用保駕護航。
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