为锂离子电池安装防火制动装置

锂离子（Li-ion）电池可以在较小空间内储存大量电能，为智能手表、电动汽车等众多产品提供动力。但在过热情况下，它们很容易起火甚至爆炸。Nano Letters 最近发表的一项研究提供了一个可能的解决方案，即利用一项新技术为锂离子电池安装制动装置，在电池过热时迅速将其关闭。

New technology could help prevent fires in overheating lithium-ion batteries, like the ones shown here.

Credit: cigdem/Shutterstock.com

许多电池的化学性质基本相同：电子通过电路中的电子设备从电池的一个电极传输到另一个电极。但在锂离子电池中，分离这些电极的电解液在过热时会蒸发，从而导致短路。在某些情况下，短路有可能导致热失控，电池会在这个过程中不受控制地自加热。如果多个锂离子电池连接在一起（例如在电动汽车中），热失控会从一个单元扩散到下一单元，导致难以扑灭的大火。为了避免这种情况，一些电池现已具有故障安全功能，例如外部通风口、温度传感器或阻燃电解质。但在通常情况下，这些措施要么启动太迟，要么有损性能。因此，中国人民大学的 Yapei Wang、清华大学的 Kai Liu 及其同事希望制造一种锂离子电池，使其既能快速自动关闭，又具备与现有技术类似的性能。

研究人员使用覆盖着导电铜喷雾的热响应形状记忆聚合物制造出了一种材料，该材料在大多数情况下都可以传输电子，但在过度加热时会转化为绝缘体。在197华氏度左右，会出现一个嵌入聚合物的微观三维图案，从而分解铜层并阻止电子流动。这将永久关闭电池，但也能防止潜在的火灾。在这个温度下，传统电池会继续运行，如果它们再次发热，将会面临热失控风险。在常规工作温度下，采用新型聚合物的电池能保持高导电性、低电阻率，并具有与传统电池相似的循环寿命。研究人员指出，此项技术可以使锂离子电池在不牺牲性能的情况下变得更安全。

作者感谢中国国家自然科学基金委员会、清华大学-中国石油化工集团有限公司绿色化工联合研究院和清华-佛山创新专项资金计划的资助。

文章原题：

Early Braking of Overwarmed Lithium-Ion Batteries by Shape-Memorized Current Collectors

转自：“学术猫”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！