莱斯大学材料科学家已经推出了一种用于可充电锂离子电池的电解质和分离器组合，可在可用电压和高温下提供能量。
不易燃的牙膏状复合材料的一个重要部分是六方氮化硼(h-BN)，这种原子薄的化合物通常被称为“白色石墨烯”。
由材料科学家Pulickel Ajayan领导的Rice团队表示，使用复合材料制造的电池在150摄氏度(302华氏度)的温度下运行一个多月，效率可以忽略不计。研究人员表示，测试电池的工作温度范围从室温到150摄氏度，这是该设备报告的最宽温度范围之一。
“我们测试了我们的复合材料与基准电极，发现电池在高温下超过600次充放电循环是稳定的，”主要作者，水稻研究生Marco-TúlioRodrigues说。
结果报告在Advanced Energy Materials中。
去年，赖斯和韦恩州立大学团队的成员介绍了一种主要由普通膨润土粘土制成的电解质，该电解质在120℃下运行。今年，该团队验证了h-BN能够更好地达到目的的预感。
Rodrigues表示，采用新电解质的电池更倾向于工业和航空航天应用而不是手机。特别是，石油和天然气公司需要强大的电池来为井口传感器供电。“他们在钻头周围放置了很多传感器，这些传感器经历极端温度，”他说。“当它们在井下数千英尺时为这些设备供电是一个真正的挑战。”
“目前，大多数这些应用都大量使用不可充电电池，这对于更换每次放电时的电池以及处理原材料都有实际限制，”赖斯校友和合着者Leela Mohana Reddy Arava说，他现在是一名助手韦恩州机械工程教授。
罗德里格斯说，六方氮化硼不是导体，也不知道是离子导体。“所以我们没想到它对电池性能有任何明显的帮助。但我们认为，即使在非常高的温度下，化学和机械耐受的材料也可能给电解质层带来一定的稳定性。”
他说，氮化硼是高温应用陶瓷中的常见组分。“它非常惰性，所以它不应该与任何化学物质发生反应，它不会膨胀或收缩很多，温度也不是问题。这使它变得完美。”
该材料无需使用传统的塑料或聚合物隔膜，即保持电池电极分开的隔膜，以防止短路。“它们往往会在高温下收缩或融化，”莱斯博士后研究员兼合着者Hemtej Gullapalli说。
测试比研究人员预期的要好。尽管是惰性的，但是h-BN，基于哌啶的离子液体和锂盐的混合物似乎催化了其周围所有化学物质的更好反应。
“经过近两年的时间才确认，即使氮化硼(一种非常简单的配方)预计不会发生任何化学反应，它也会对电池的工作方式产生积极影响，”Gullapalli说道。“当你将高温和高压结合起来时，它实际上使电解液更加稳定。”
他指出所有电解液的成分都是不可燃的。“这是完全安全的。如果出现故障，它不会着火，”他说。
“我们的团队一直对设计具有可扩展外形和工作条件的储能设备感兴趣，”Ajayan说。“我们之前设计的纸张和可涂漆电池概念改变了电源传输的基本方式。同样，推动工作温度范围的界限非常有趣。没有商业电池产品可以在80℃以上工作。我们的兴趣是打破这个障碍，在温度限制的两倍或更高温度下制造稳定的电池。“
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