改进的锂离子电池可以被刺穿而不会着火

仅改变锂离子电池中使用的一种材料就可以防止锂离子电池被刺穿或弯曲时爆发的无法控制的火灾，并且这些更安全的电池可能会在未来几年内开始大规模生产。

锂离子电池 用于智能手机、笔记本电脑和电动汽车的电解液具有石墨电极、金属氧化物电极和溶解在溶剂中的锂盐电解质。液体电解质允许离子沿一个方向流动以给电池充电，并沿另一方向流动以释放能量和为设备供电。

但如果这种设计被刺穿而造成短路，则内部存储的所有化学能都会迅速释放，这可能会引起火灾甚至爆炸。

研究人员开发了替代电池设计来防止此类火灾，其中包括保护凝胶 甚至液体电解质的固体替代品。 现在，孙悦 香港中文大学的她和她的同事们创造了一种安全的设计，由于电解质材料的改变，该设计可以完全像现有电池一样制造。

当带负电的离子（称为阴离子）与电池中的锂断裂时，就会发生火灾。当键断裂时，它们会释放更多的热量，并在称为热失控的过程中保持破坏性循环。

为了解决这个问题，研究人员创建了第二种溶剂，称为双（氟磺酰基）亚胺锂，仅在热失控开始时的较高温度下与现有溶剂中的锂结合。与通常的溶剂不同，这种新材料中不存在阴离子键，因此不会产生放热的恶性循环。当用钉子刺穿时，电池内部的温度仅上升3.5°C，而传统电池的升温可达500°C以上。

“坏孩子是阴离子，它具有大量的键能——正是这些键的断裂导致了热失控，”加里·利克说 在英国伯明翰大学。 “它将坏孩子与这个过程隔离开来。这在电池安全方面是一个巨大的飞跃。”

在测试中，使用新溶剂的电池在使用 4100 小时后仍保留了 82% 的容量，这意味着它们可以与现有技术竞争。

利克表示，这些发现可能会被纳入下一代电池中，然后在三到五年内大规模生产。