“锂离子电池爆炸首次被实时“追踪” 有助改进商用电池安全性能”

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科技日报北京4月29日电(记者房琳琳)锂离子电池过热爆炸时，会发生什么？ 据物理学家组织网报道，29日，英国伦敦大学学院率领的科学研究小组首次用多而复杂的三维图像跟踪了电池爆炸时内外的发生情况。

了解锂离子电池为什么会爆炸以及其潜在的危险连锁反应，对加强安全采用和完整运输过程的设计至关重要。 每年生产数以亿计的可充电电池，运往指定地点。 这些都是为代表现代生活的手机、计算机、汽车和飞机供电所不可缺少的。 虽然电池爆炸很少见，但今年早些时候，三家航空公司空声称将不再允许向货舱运送锂离子电池。 因为根据美国联邦航空公司空管理局的测试，电池可能会过热或引起重大火灾。

伦敦大学学院、欧洲同步辐射实验室、伦敦帝国理工大学和英国国家物理实验室就该联合研究成果在29日出版的《自然通信》杂志上发表，首次实时展示了锂离子电池内部结构损伤的变化过程。

论文第一作者、伦敦大学研究生院化学工程博士唐纳德·法恩说:“我们将两种不同的锂离子电池暴露在异常高的温度下，结合高能加速器x射线和热成像技术，将电池的内部结构和外部温度的变化成像。 利用光子高通量高速图像探测器，捕捉三维图像的速度达到了几分之一秒，拍摄到了电池过热起火的“热失控”瞬间。 ”

研究小组考察了将2个商用锂离子电池暴露在250多个环境中时，气孔形成、通风以及增加的温度对内部层结构的影响。

结果表明，电池内部的支撑结构在“热失控”之前一直很健全，但在“热失控”爆发的瞬间，内部的铜材料熔化，温度上升到了1000。 热量从内部传到外部与“热失控”直接相关。

相反，没有内部支撑结构的电池在爆炸瞬间整个电池壳与内部分离，在“热失控”之前，紧密连接的电池芯也会崩溃，增加内部短路和损坏附近物体的风险。

此前，科研人员采用的x射线计算机断层扫描( ct )只能通过静止图像分解电池的故障机理，在正常的业务条件下监测电池的变化。

论文的另一位作者保罗·希尔云这样说道。 “我们只研究了两个商用电池，但是实时跟踪电池破坏三维图像显示了多么有用。 希望通过采用我们的方法，电池的安全性能设计能力得到判断和改善。 ”

研究人员计划研究越来越多的电池样本，寻找导致电池大面积故障的微观层面的原因。

总着重号

与锂离子电池庞大的采用量相比，爆炸是一件小概率的事，但却带来了“定时炸弹”的恶名。 发热和爆炸是锂离子电池不可磨灭的阴影。 随着电动汽车等的迅速发展，大型锂离子电池组的采用越来越多，加剧了单电池的安全隐患，像某知名企业品牌的电动汽车一样多次发生电池起火。 这将影响锂离子电池的应用，进而影响产业的寿命和更换。 是改变现有的设计来消除安全隐患，还是寻找新的替代材料，成为与时间竞争的游戏，成功取决于哪个方案有更快的研发速度。

责任:陈雨馨