鋰離子電池過(guò)熱的原因是什么？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-09 11:21
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鋰離子電池是幾乎無(wú)處不，但是過(guò)熱起火和爆炸的危險(xiǎn)性一直都在?，F(xiàn)在，倫敦大學(xué)研究人員使用3D和熱成像技術(shù)跟蹤鋰離子電池過(guò)熱情況下到底發(fā)生了什么。正如你可以在下面GIF圖當(dāng)中看到的那樣，結(jié)果是不漂亮。研究人員加熱一對(duì)商用鋰電池，在溫度超過(guò)250攝氏度（482華氏度）之后，研究人員親眼目睹了其中一塊電池發(fā)生爆炸擊穿頂部，研究人員表示，爆炸是由成為“熱失控”的核心崩潰所引發(fā)。
根據(jù)研究人員發(fā)表在Nature的論文顯示，升溫導(dǎo)致鋰電池內(nèi)部溫度不穩(wěn)定，進(jìn)一步提升內(nèi)部短路并損壞附近任何組件的風(fēng)險(xiǎn)。這僅發(fā)生在無(wú)內(nèi)部支撐的鋰電池身上。而內(nèi)部有銅質(zhì)支撐物的鋰電池，加熱超過(guò)250度，導(dǎo)致電池核心崩潰，進(jìn)而讓銅質(zhì)支撐物融化，內(nèi)部溫度超過(guò)1000攝氏度，熱量迅速向外擴(kuò)散，造成熱失控。
研究人員承認(rèn)，正常使用情況下鋰電池不會(huì)達(dá)到250度高溫，但是他們進(jìn)行的這種測(cè)試闡明了鋰離子電池爆炸燃燒的環(huán)境和條件，并希望能幫助廠商在未來(lái)提升鋰電池的安全性。
鋰離子電池可有效代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉛酸電池，自19世紀(jì)50年代末以來(lái)，鉛酸電池一直被使用。由于具有輕量、高能量密度和充電損失小的優(yōu)點(diǎn)，鋰離子電池在消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域備受推崇。帶有鈷陰極的鋰電池可存儲(chǔ)四倍于鉛酸電池和兩倍于鎳基電池的能量。
盡管鋰離子電池被認(rèn)為是具有優(yōu)越性能的商業(yè)電池，但使用上仍有一些局限?，F(xiàn)有的制造技術(shù)已經(jīng)幾乎達(dá)到了鋰離子電池的理論能量密度極限。由于過(guò)熱發(fā)生的熱溢出，即“冒火”，構(gòu)成鋰電池的重大挑戰(zhàn)。
自2002年以來(lái)，用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的鋰離子電池，僅在美國(guó)就出現(xiàn)近40起火災(zāi)或爆炸事件。這些以不同鋰陽(yáng)極組合的電池仍然是現(xiàn)代消費(fèi)電子產(chǎn)品的重要組成部分，無(wú)論它們?cè)卸嗝丛愀獾母邷厥鹿视涗洝?/span>
韓國(guó)研究人員介紹了一種完全不同的方法?；A(chǔ)科學(xué)研究所的KimoonKim博士說(shuō)，“我們已經(jīng)研究多孔CB[6]的高度各向異性(取向依賴(lài))質(zhì)子導(dǎo)電行為，可作為燃料電池的電解質(zhì)。這種多孔CB[6]電解質(zhì)的鋰離子傳導(dǎo)很可能比現(xiàn)有的材料更安全，現(xiàn)有電池利用簡(jiǎn)單浸泡方法制備有機(jī)固體基電解質(zhì)。”
現(xiàn)有鋰離子電池技術(shù)采用具有良好性能的夾層鋰。但是，更輕且更高功率的技術(shù)需求促使新型電解質(zhì)的不斷研究。
新開(kāi)發(fā)的電池由南瓜形狀的分子構(gòu)成，該分子被稱(chēng)為cucurbit[6]uril(CB[6])，以蜂窩狀結(jié)構(gòu)分布。分子構(gòu)成極薄的平均直徑為7.5埃的一維通道[單個(gè)鋰離子約0.76?；?.76×1010 m]并在其間傳遞。此外，多孔CB[6]的物理結(jié)構(gòu)可以使鋰離子比傳統(tǒng)的鋰離子電池更自由地?cái)U(kuò)散，并不需要其他電池中的分離器。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示多孔CB固體電解質(zhì)具有良好的鋰離子電導(dǎo)率。與現(xiàn)有電池的電解質(zhì)相比，研究小組進(jìn)行了鋰離子遷移數(shù)的測(cè)定(tLi +)，觀察到該值在0.7到0.8，超過(guò)現(xiàn)有電解質(zhì)的0.2-0.5。
