大家還記得

微軟重金收購動視暴雪的新聞吧

687億美元

“全現金”收購

讓我們再次感受到了微軟的“壕”氣

巨額收購的背后，是微軟全力進軍元宇宙生態的強烈愿景，并且將本就在風口浪尖上的“元宇宙”推向了更高的境界。

元宇宙的“入口”——VR眼鏡

在先進的顯示/音頻/動態感知技術的加持下，玩家們使用VR產品時可以更加地沉浸于“元宇宙”世界中，獲得更美妙的游玩體驗。

但是這也帶來了一些問題：

當玩家的視覺/聽覺等知覺都沉浸于虛擬世界時，毫無疑問會大幅降低對周遭環境變化的感知和反應能力。因此在使用包括VR眼鏡等虛擬現實設備時，需要確保使用過程中的安全性，其中最基礎的是【設備本身需要提高其安全性】。特別是VR設備作為頭戴設備，一旦VR設備出現危害人體安全的事故，會直接威脅到人體的重要器官如眼睛和耳朵，甚至有可能影響到腦部。

在各家VR產品廠家的設計方案中，大多數VR眼鏡多是內置鋰電池的無線設備。而鋰電池恰恰是VR設備自身安全性的最大短板。

鋰電池是VR設備自身安全性的最大短板

為什么鋰電池會自燃起火？

我們在中學階段的化學課上有學過“燃燒三要素的概念”：

當“助燃劑”，“高溫”和“可燃物”這三者齊聚一堂時，“可燃物”就會發生燃燒的現象。

接下來我們來看看鋰電池是如何“自帶”這三種要素的：

1. 可燃物
除去電池的外殼（鋼殼或者鋁塑膜），電池內部主要有正極材料（涂敷在鋁箔上），負極材料（涂敷在銅箔上），隔膜和電解液組成。隔膜夾在正極和負極之間組成三明治結構，再將“三明治”或卷繞或疊層出我們熟悉的圓柱或者方型電池的形狀，最后再將電解液注入其中，即完成了電池的基本組裝。

而其中，電解液的主體部分是有機溶劑，是可燃物質，常用的溶劑有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯脂(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。這些物質的燃點普遍較低，碳酸二甲酯(DMC)大約在180度，而碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)的燃點只有100度左右。

2. 高溫
鋰電池的工作過程可以簡單理解為鋰離子在正極和負極材料之間的“反復橫跳”。

放電的時候，鋰離子從負極材料中脫嵌，通過隔膜的微孔，嵌入正極材料中。充電的時候則相反，鋰離子從正極材料中脫嵌后再嵌入負極材料。

但是正負極材料吸收鋰離子的能力是有極限的，過大的量或者過快的速度等，當超過材料的極限吸納能力后（或者低溫等弱化了材料的吸納能力），鋰離子就會在材料表面大量堆積且自我結晶化，長出如樹枝一般的鋰枝晶。而這種鋰枝晶不斷生長后會刺穿隔膜，最終接觸到另一端電極從而造成內短路釋放大量熱量，產生高溫。

3. 助燃劑（氧氣）

目前主流的鋰電池正極材料里，絕大多數都是金屬氧化物材料，例如三元鎳鈷錳LiNixCoyMn1-x-yO2或鈷酸鋰LiCoO2。其優點是可以吸納更多鋰離子，釋放更多電能，但缺點是不耐高溫。高溫下這些正極材料會分解，氧原子會從原先的化學結構后脫出，之后在電池密閉的空間內結合生成氧氣，即析氧。

所以你看，鋰電池幾乎是自帶燃燒三要素。

首先是電池過度使用或者材料衰減后，材料表面開始形成鋰枝晶。鋰枝晶生長到刺穿隔膜后導致正負極內短路，產生高溫。高溫下正極材料開始析出氧氣。這樣“短路造成的高溫”+“正極產生的氧氣”+“低燃點的電解液有機溶劑”=鋰電池自燃。

我們再從自燃的結果去倒推自燃發生的原因：

1. 自燃的發生需要集齊燃燒三要素。

2. 三要素中，氧氣也是由高溫引發的。

3. 高溫的主要來源是電池內短路。

4. 內短路的主要來源是鋰枝晶。

所以，如果我們可以有效地抑制鋰枝晶的話，就可以從根源上避免鋰電池自燃。

找到鋰電池的安全病根，對癥下藥！
——村田電池的半固體凝膠電解質技術

鋰枝晶之所以可以生長并刺穿隔膜，主要問題還是在于電解液是“液體“，鋰枝晶可以在”柔軟“的液體環境中自由生長。

那么如果不用液體呢？村田電池的工程師們從這個視角，開發出了基于半固體凝膠電解質的凝膠鋰電池。

半固體的凝膠電解質為鋰電池帶了多項好處：

1. 鋰離子在半固體凝膠電解質環境中，很難有效地形成樹杈狀鋰枝晶。

2. 村田電池的半固體凝膠電解質本身具有較強的緩震能力，可以吸收電池在使用過程中受到的震動。并且半固體也賦予了凝膠電解質較強的機械強度，當電池受到外力沖擊時，可以有效保護電池內部的電極/隔膜的三明治結構，提高電池的耐用性和抗沖擊能力。例如常見的手機跌落問題，村田凝膠軟包電池可以承受上百次的手機跌落測試，是傳統液系軟包的數倍。（僅供參考）

3. 鋰電池的電解液漏液問題是個老大難問題了。而村田電池的半固態凝膠電解質的半固態特質使得這個電解液問題也解決了。

4. 村田電池的半固態凝膠電解質的燃點也比傳統液系電解液要高，當電池被外部的尖銳物刺穿而引發短路高溫時，高燃點的半固態電解質也較難被引燃，有效降低了起火風險。

目前村田凝膠軟包電池已經應用在主流品牌的游戲外設及VR設備中，讓廣大玩家可以更安心更放心地暢游于游戲世界和元宇宙中。村田電池也會繼續為社會提供更高效更安全的電池解決方案。

村田電池產品陣容及應用

村田電池還有其他多種高品質高性能的產品可供客戶選擇，如果您也對村田電池感興趣，您可以聯系我們，或者聯系您所在區域的村田銷售，歡迎前來咨詢洽談~！

文章來源： Murata村田中國

審核編輯 黃宇