科学家发现新聚合物材料 可防止锂电池起火

锂离子电池存在点火风险，这给智能手机和电动汽车的运行带来了不确定性。据外媒报道，圣彼得堡大学电化学系教授奥列格·莱文表示，2012年至2018年，美国有25000起电子设备引发的火灾报告，而1999年至2012年间只有1013起。这表明，随着使用电池数量的增加，火灾风险也在继续增加。过度充电和短路是锂离子电池点火或爆炸的主要原因。锂离子电池在过度充电或短路后变得过热，电池单元进入热失控状态。当温度上升到70或90°C时，会引起化学反应，进一步升高温度，引发火灾或爆炸。为了防止电池着火，人们使用相邻的设备，如电子微电路，来跟踪所有电池参数，并在紧急情况下关闭电池。然而，大多数火灾是由电池制造缺陷和电子微电路故障引起的。Levin表示：这表明基于化学反应开发电池的安全策略在防止电池组内部电流流动方面尤为重要。我们建议使用特殊聚合物，其电导率可以根据电池内部电压波动进行调整。如果电池正常工作，聚合物不会阻挡电流；如果电池过充电、短路或电池电压降至正常工作水平以下，聚合物可以转化为隔离器，并进入断路器断路器模式

他还指出，一些聚合物在加热时会改变其电阻。在实验过程中，研究人员发现，如果聚合物开始起到隔离器的作用，这意味着电池过热并引发了随后的化学反应，而这些化学反应不能仅仅通过破坏电路循环来阻止。这导致该技术的有效性最低。因此，人们开始寻求新技术，例如可以在电池开始过热之前调整电压的聚合物。奥列格·莱文领导的研究项目持续了两年。在这项技术发展之前的六年里，科学家对各种聚合物的物理和化学财产进行了广泛的基础研究，并发现了一种可以随电压改变其电阻的聚合物。莱文说：“最难开发的是”化学保险丝“就是寻找活性聚合物。聚合物有很多种，但要找到合适的聚合物来制造原型是非常困难的。此外，我们还必须通过开发工业版本来提高我们的技术水平，以证明我们已经提出了有效的电池安全策略。因此，我们必须购买大量新设备来设计锂离子电池原型类型和调整技术此安全技术具有很高的可扩展性。传统调节保护电路的大小取决于电池水平。因此，电动汽车的动力电池通常体积庞大且价格昂贵。这种安全技术可以很容易地缩放“化学保险丝”，并可以应用于内部收集器的整个表面。Oleg Levin说：锂离子电池中有许多类型的阴极，例如电子通过带正电的电极进入电子设备。它们也有不同的工作电压。因此，安全的聚合物需要能够处理不同类型的阴极。我们设法找到了这种聚合物，但它只适用于特定类型的电池，即磷酸铁锂电池。然而，改变聚合物的结构可能会导致其导电性发生变化，使其适用于其他类型的电池。通过在聚合物中添加安全成分以适应电池温度水平的变化，这种安全策略将变得更加普遍，并有可能消除与电池相关的所有火灾隐患。在文章发表之前，圣彼得堡大学已经获得了这项技术的专利。科学家们目前正在准备真实世界的受保护电池模型，以向潜在投资者展示。

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