美国提出了一种解决锂离子电池起火问题的新方法

2021-03-25 15:52

导读：美国国家可再生能源实验室（NREL）的一个研究小组提出了一种解决锂离子电池起火问题的新方法。答案的关键之处可能在于对温度敏感的电流收集器。

美国学者提出聚合物电流收集器可防止起火完善储能电池火灾危险

当一根钉子打穿锂离子电池电池时，会发生什么？观察到这一过程的研究人员声称，他们已经开发出一种基于聚合物的方法，可以对抗锂离子电池固有的相关火灾危险。

来自美国国家可再生能源实验室（NREL）、美国宇航局（NASA）、伦敦大学学院、英国迪德科特的法拉第研究所、伦敦的国家物理实验室和法国的欧洲同步加速器的学者们，将钉子打入汽车应用中常用的圆柱形“18650电池”（尺寸为18x65mm）。研究人员试图重现电动汽车（EV）电池在碰撞中必须承受的机械应力。

钉子会触发电池内部的短路，从而导致其温度上升。为了更详细地研究当钉子穿透电池时，电池内部究竟发生了什么，研究人员使用了一台高速X射线摄像机，以每秒2000帧的速度捕捉这一事件。

NREL的工作人员科学家Donal Finegan说：“当电池真的发生故障时，它的故障速度非常快，所以它可以在几秒钟内从完全完好无损到被火焰吞噬并完全摧毁。速度非常快，非常难以理解这两秒钟内发生的事情。但了解到底发生了什么也非常重要，因为对这两秒钟的管理才是提高电池安全性的重要因素。”

如果不加以节制，引起的热失控的电池温升已被证明会超过800摄氏度。

电池单元包含铝和铜的集流器，研究小组使用涂有铝的聚合物来发挥同样的作用，并观察到他们的集流器在高温下收缩，随即立即逮捕电流的流动。短路热使聚合物收缩，反应在钉子和负极之间形成物理屏障，停止了短路。

在实验过程中，所有没有聚合物集流器的电池，如果钉子被打穿，就会爆燃。相比之下，装有聚合物的电池都没有表现出这种行为。

Finegan说：“电池发生灾难性故障的情况非常罕见，但当这种情况发生时，它可能会造成很大的破坏。不仅是对相关人员的安全和健康，对一个公司来说也是如此。”

美国学者提出聚合物电流收集器可防止起火完善储能电池火灾危险