經過改造的鋰離子電池可以刺穿而不著火

改變鋰離子電池中使用的一種材料可以防止鋰離子電池被刺穿或彎曲時可能爆發的失控火災，並且這些更安全的電池可能會在未來幾年內開始大規模生產。

智能手機、筆記本電腦和電動汽車中使用的鋰離子電池由石墨電極、金屬氧化物電極和溶解在溶劑中的鋰鹽電解質組成。液體電解質使離子沿一個方向流動以對電池充電，並沿另一方向流動以對能量和功率設備進行放電。

但如果這種設計被刺穿而造成短路，那麼儲存在內部的所有化學能就會迅速釋放，從而引起火災甚至爆炸。

研究人員開發了替代電池設計來防止此類火災，包括保護凝膠和液體電解質的固體替代品。現在， 孫宇 香港中文大學的她和她的同事創造了一種更安全的設計，由於電解質材料的改變，該設計可以與現有電池類似。

當帶負電的離子（稱為離子）破壞與電池中鋰的鍵合時，就會發生火災。當鍵斷裂時，它們會釋放更多的熱量，並在稱為熱失控的過程中繼續破壞性循環。

為了解決這個問題，研究人員創造了第二種溶劑，雙（氟磺酰基）亞胺鋰，只有當熱失控開始時，它才會在高溫下與溶劑中的鋰結合。與普通溶劑不同，這種新材料不含離子鍵，因此不會產生放熱的惡性循環。當用釘子刺穿時，電池內部的溫度僅上升3.5°C，而傳統電池的溫度可達500°C以上。

“壞男孩離子，它具有大量的鍵能 – 這些鍵的斷裂會導致熱失控，”博士說。 加里·利基 在英國伯明翰大學。 “它將壞男孩從這個過程中分離出來。這在電池安全方面是一個巨大的飛躍。”

在測試中，使用新溶劑的電池在使用 4100 小時後仍保留 82% 的容量，這意味著它們可以與當前技術競爭。

利基表示，這些發現可以被納入下一代電池中，並在三到五年內批量生產。