美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California San Diego）的納米技術(shù)工程師們研發(fā)了一種安全功能，可以在鋰金屬電池內(nèi)部短路時(shí)，防止其迅速升溫并著火。該團(tuán)隊(duì)對(duì)電池中稱為“隔膜”（電池陰陽(yáng)極之間的屏障）的部分進(jìn)行了巧妙調(diào)整，從而可以在電池短路時(shí)，讓電池內(nèi)部積聚的能量（即熱量）的流動(dòng)速度減慢。

研究人員表示：“我們不是試圖阻止電池發(fā)生故障，而是讓其更加安全，這樣一來(lái)，當(dāng)電池發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)著火或爆炸，產(chǎn)生災(zāi)難性后果。”

鋰金屬電池在反復(fù)充電后，陽(yáng)極上會(huì)生長(zhǎng)一種稱為“樹突”的針狀結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致電池失效。隨著時(shí)間推移，樹突會(huì)長(zhǎng)得越來(lái)越長(zhǎng)，直到穿透隔膜，成為陽(yáng)極和陰極接觸的橋梁，從而導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。當(dāng)此種情況發(fā)生時(shí)，兩個(gè)電極之間的電子流動(dòng)會(huì)失去控制，立馬導(dǎo)致電池過(guò)熱并停止工作。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究小組研發(fā)了一種隔膜，能夠緩解此種情況。該隔膜的一面覆蓋了一層薄薄的、可部分導(dǎo)電的碳納米管網(wǎng)，可以攔截形成的樹突。當(dāng)一個(gè)樹突刺破該隔膜，撞上該網(wǎng)時(shí)，有一個(gè)通道讓電子慢慢排出，而不是直接一下子流到陰極。研究人員將該電池隔膜比作大壩上的泄洪道。

研究人員表示：“當(dāng)大壩開始潰決時(shí)，人們就會(huì)打開泄洪道，讓某些水以一種可控的方式流出，如此一來(lái)，當(dāng)大壩真的決堤并往外溢出水時(shí)，也沒(méi)有多少水可以引發(fā)成洪水了。這與我們研發(fā)的隔膜類似，我們慢慢排出電荷，防止電子“泛濫”到陰極。當(dāng)樹突被隔膜的導(dǎo)電層攔截時(shí)，該電池會(huì)開始自我放電，所以，當(dāng)電池真的短路時(shí)，也沒(méi)有足夠的能量來(lái)引發(fā)危險(xiǎn)情況了。”

其他的電池研究工作都集中于采用足夠堅(jiān)固的材料來(lái)打造隔膜，從而阻止樹突穿透隔膜。但是，此種方法的問(wèn)題是，只是拖長(zhǎng)了無(wú)法避免的后果發(fā)生的時(shí)間。此類隔膜仍需要具備孔隙，讓離子通過(guò)，從而讓電池能夠工作。因此，如果樹突最終突破隔膜時(shí)，電池短路的情況只會(huì)更糟。加州大學(xué)圣地亞哥分校研究小組不是阻止樹突穿透隔膜，而是試圖減輕其帶來(lái)的影響。

在測(cè)試中，配備了新隔膜的鋰金屬電池在20至30次充放電循環(huán)之后才顯示出逐漸失效的跡象。與此同時(shí)，配備普通（以及略厚）隔膜的電池僅在1次充放電循環(huán)后，就突然發(fā)生故障。

研究人員表示：“在真實(shí)用例中，如果電池即將失效，人們并不會(huì)提前收到預(yù)警?？赡苁乔耙幻脒€很好，下一秒電池就著火或完全短路了，這是不可預(yù)測(cè)的。但是，有了我們研發(fā)的隔膜，人們可以在每次充電時(shí)，提前得到電池越來(lái)越糟的預(yù)警。”

雖然此次研究的重點(diǎn)是鋰金屬電池，但研究人員表示，此種隔膜也可用于鋰離子電池和其他化學(xué)成分組成的電池。該研究小組將繼續(xù)優(yōu)化該隔膜，以實(shí)現(xiàn)商用，而且加州大學(xué)圣地亞哥分校已經(jīng)為該隔膜申請(qǐng)了一項(xiàng)臨時(shí)專利。