绝缘体

制动锂离子电池以防止火灾

发布时间:2025/1/17 11:43:09   

锂离子(Li-ion)电池可用于为从智能手表到电动汽车的所有设备供电,这要归功于它们可以在狭小的空间内存储大量能量。然而,当过热时,它们很容易着火甚至爆炸。但最近发表在ACS的NanoLetters上的研究提供了一种可能的解决方案,该新技术可以迅速对锂离子电池进行制动,当它变得太热时将其关闭。

在许多电池中发现的化学性质基本相同:电子通过电路中的电子设备从电池中的一个电极传输到另一个电极。但在锂离子电池中,分隔这些电极的电解质液体在过热时会蒸发,从而导致短路。在某些情况下,短路会导致热失控,即电池不受控制地自行加热的过程。当多个锂离子电池串联在一起时(例如在电动汽车中),热失控可能会从一个单元传播到另一个单元,从而导致非常大且难以扑灭的火灾。为了防止这种情况,一些电池现在具有故障安全功能,例如外部通风口、温度传感器或阻燃电解质。但这些措施往往要么实施得太晚,要么损害绩效。

研究人员使用一种覆盖有导电铜喷雾的热响应形状记忆聚合物来制造一种材料,这种材料大部分时间都可以传输电子,但在过度加热时会变成绝缘体。在华氏度左右,出现了一种编程到聚合物中的微观3D图案,将铜层分开并阻止电子流动。这永久关闭了电池,但防止了潜在的火灾。然而,在这个温度下,传统电池会继续运行,如果它们再次变热,就会面临热失控的风险。在正常工作温度下,采用新型聚合物的电池保持了高导电性、低电阻率和与传统电池相似的循环寿命。



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