美國國家可再生能源實驗室（NREL）的一個研究小組提出了一種解決鋰離子電池起火問題的新方法。答案的關(guān)鍵之處可能在于對溫度敏感的電流收集器。

當(dāng)一根釘子打穿鋰離子電池電池時，會發(fā)生什么？觀察到這一過程的研究人員聲稱，他們已經(jīng)開發(fā)出一種基于聚合物的方法，可以對抗鋰離子電池固有的相關(guān)火災(zāi)危險。

來自美國國家可再生能源實驗室（NREL）、美國宇航局（NASA）、倫敦大學(xué)學(xué)院、英國迪德科特的法拉第研究所、倫敦的國家物理實驗室和法國的歐洲同步加速器的學(xué)者們，將釘子打入汽車應(yīng)用中常用的圓柱形“18650電池”（尺寸為18x65mm）。研究人員試圖重現(xiàn)電動汽車（EV）電池在碰撞中必須承受的機(jī)械應(yīng)力。

釘子會觸發(fā)電池內(nèi)部的短路，從而導(dǎo)致其溫度上升。為了更詳細(xì)地研究當(dāng)釘子穿透電池時，電池內(nèi)部究竟發(fā)生了什么，研究人員使用了一臺高速X射線攝像機(jī)，以每秒2000幀的速度捕捉這一事件。

NREL的工作人員科學(xué)家Donal Finegan說：“當(dāng)電池真的發(fā)生故障時，它的故障速度非?？欤运梢栽趲酌腌妰?nèi)從完全完好無損到被火焰吞噬并完全摧毀。速度非?？?，非常難以理解這兩秒鐘內(nèi)發(fā)生的事情。但了解到底發(fā)生了什么也非常重要，因為對這兩秒鐘的管理才是提高電池安全性的重要因素。”

如果不加以節(jié)制，引起的熱失控的電池溫升已被證明會超過800攝氏度。

電池單元包含鋁和銅的集流器，研究小組使用涂有鋁的聚合物來發(fā)揮同樣的作用，并觀察到他們的集流器在高溫下收縮，隨即立即逮捕電流的流動。短路熱使聚合物收縮，反應(yīng)在釘子和負(fù)極之間形成物理屏障，停止了短路。

在實驗過程中，所有沒有聚合物集流器的電池，如果釘子被打穿，就會爆燃。相比之下，裝有聚合物的電池都沒有表現(xiàn)出這種行為。

Finegan說：“電池發(fā)生災(zāi)難性故障的情況非常罕見，但當(dāng)這種情況發(fā)生時，它可能會造成很大的破壞。不僅是對相關(guān)人員的安全和健康，對一個公司來說也是如此。”

考慮到正在集成電池單元的公司，NREL指出了其電池故障數(shù)據(jù)庫，其中有數(shù)百個鋰離子電池濫用測試產(chǎn)生的數(shù)百個放射視頻和溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)。

Finegan說：“小型制造商并不總是有時間和資源來以我們在過去五到六年中如此嚴(yán)格的方式測試電池。”

俄羅斯的研究人員最近也萌生了利用聚合物來防止電池起火的想法。圣彼得堡大學(xué)電化學(xué)系教授Oleg Levin和同事開發(fā)出了一種使用聚合物的方法，并申請了專利，這種聚合物的電導(dǎo)率會隨著熱量或電壓的變化而改變。該團(tuán)隊將這種方法稱為 ＂化學(xué)引信＂。

據(jù)微鋰電小組了解，目前，俄羅斯科學(xué)家的這種聚合物只適用于磷酸鐵鋰（LFP）電池，因為不同的陰極成分在不同的電壓水平下工作。對于LFP電池來說就是3．2V。競爭對手的鎳錳鈷（NMC）陰極的工作電壓則在3．7V至4．2V之間，這取決于NMC電池的類型。

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