锂离子电池过热的原因是什么？
来源：宝鄂实业
2019-09-09 11:21
点击量：次
锂离子电池是几乎无处不，但是过热起火和爆炸的危险性一直都在。现在，伦敦大学研究人员使用3D和热成像技术跟踪锂离子电池过热情况下到底发生了什么。正如你可以在下面GIF图当中看到的那样，结果是不漂亮。研究人员加热一对商用锂电池，在温度超过250摄氏度（482华氏度）之后，研究人员亲眼目睹了其中一块电池发生爆炸击穿顶部，研究人员表示，爆炸是由成为“热失控”的核心崩溃所引发。
根据研究人员发表在Nature的论文显示，升温导致锂电池内部温度不稳定，进一步提升内部短路并损坏附近任何组件的风险。这仅发生在无内部支撑的锂电池身上。而内部有铜质支撑物的锂电池，加热超过250度，导致电池核心崩溃，进而让铜质支撑物融化，内部温度超过1000摄氏度，热量迅速向外扩散，造成热失控。
研究人员承认，正常使用情况下锂电池不会达到250度高温，但是他们进行的这种测试阐明了锂离子电池爆炸燃烧的环境和条件，并希望能帮助厂商在未来提升锂电池的安全性。
锂离子电池可有效代替传统的铅酸电池，自19世纪50年代末以来，铅酸电池一直被使用。由于具有轻量、高能量密度和充电损失小的优点，锂离子电池在消费电子产品领域备受推崇。带有钴阴极的锂电池可存储四倍于铅酸电池和两倍于镍基电池的能量。
尽管锂离子电池被认为是具有优越性能的商业电池，但使用上仍有一些局限。现有的制造技术已经几乎达到了锂离子电池的理论能量密度极限。由于过热发生的热溢出，即“冒火”，构成锂电池的重大挑战。
自2002年以来，用于消费电子产品的锂离子电池，仅在美国就出现近40起火灾或爆炸事件。这些以不同锂阳极组合的电池仍然是现代消费电子产品的重要组成部分，无论它们曾有多么糟糕的高温事故记录。
韩国研究人员介绍了一种完全不同的方法。基础科学研究所的KimoonKim博士说，“我们已经研究多孔CB[6]的高度各向异性(取向依赖)质子导电行为，可作为燃料电池的电解质。这种多孔CB[6]电解质的锂离子传导很可能比现有的材料更安全，现有电池利用简单浸泡方法制备有机固体基电解质。”
现有锂离子电池技术采用具有良好性能的夹层锂。但是，更轻且更高功率的技术需求促使新型电解质的不断研究。
新开发的电池由南瓜形状的分子构成，该分子被称为cucurbit[6]uril(CB[6])，以蜂窝状结构分布。分子构成极薄的平均直径为7.5埃的一维通道[单个锂离子约0.76埃或0.76×1010 m]并在其间传递。此外，多孔CB[6]的物理结构可以使锂离子比传统的锂离子电池更自由地扩散，并不需要其他电池中的分离器。
实验结果显示多孔CB固体电解质具有良好的锂离子电导率。与现有电池的电解质相比，研究小组进行了锂离子迁移数的测定(tLi +)，观察到该值在0.7到0.8，超过现有电解质的0.2-0.5。
