制动锂离子电池以防止火灾

锂离子 (Li-ion) 电池可用于为从智能手表到电动汽车的所有设备供电，这要归功于它们可以在狭小的空间内存储大量能量。然而，当过热时，它们很容易着火甚至爆炸。但最近发表在Nano Letters上的研究提供了一种可能的解决方案，该新技术可以迅速制动锂离子电池，当它变得太热时将其关闭。

在许多电池中发现的化学性质基本相同：电子通过电路中的电子设备从电池中的一个电极传输到另一个电极。但在锂离子电池中，分隔这些电极的电解液在过热时会蒸发，从而导致短路。在某些情况下，短路会导致热失控，即电池不受控制地自行加热的过程。

当多个锂离子电池串联在一起时(例如在电动汽车中)，热失控可能会从一个单元传播到另一个单元，从而导致非常大且难以扑灭的火灾。为了防止这种情况，一些电池现在具有故障安全功能，例如外部通风口、温度传感器或阻燃电解质。但这些措施往往要么实施得太晚，要么损害绩效。因此，Yapei Wang、Kai Liu 和同事们想要制造一种锂离子电池，它可以快速自行关闭，但也能像现有技术一样工作。

研究人员使用覆盖有导电铜喷雾的热响应形状记忆聚合物来制造一种材料，该材料大部分时间都可以传输电子，但在过度加热时会转变为绝缘体。在大约 197° F (91.6° C) 时，聚合物中出现了微观的 3D 图案，破坏了铜层并阻止了电子流动。

这会永久关闭电池，但会阻止潜在的火灾。然而，在这个温度下，传统电池会继续运行，如果它们再次变热，就会面临热失控的风险。在常规工作温度下，采用新型聚合物的电池保持了与传统电池相似的高电导率、低电阻率和相似的循环寿命。研究人员表示，这项技术可以在不牺牲性能的情况下使锂离子电池更安全。