國家可再生能源實驗室（NREL）的一個研究團隊提出了一種解決鋰離子電池起火問題的新方法。 答案的關鍵可能在於對溫度敏感的集電器。

美國學者提出聚合物集電器可預防火災，改善儲能電池火災隱患

當釘子刺穿鋰離子電池時會發生什麼？ 觀察這一過程的研究人員聲稱，他們已經開發出一種基於聚合物的方法，可以對抗與鋰離子電池相關的固有火災危險。

來自美國國家可再生能源實驗室（NREL）、美國宇航局（NASA）、倫敦大學學院、Didcot 的法拉第研究所、倫敦國家物理實驗室和法國的歐洲同步加速器的學者，將釘子打入一個圓柱形的“18650 電池”（18x65mm in尺寸）通常用於汽車應用。 研究人員正試圖重現電動汽車 (EV) 電池在碰撞中必須承受的機械應力。

釘子會觸發電池內部短路，導致其溫度升高。 為了更詳細地研究當釘子穿透電池時電池內部發生了什麼，研究人員使用高速 X 射線相機以每秒 2000 幀的速度捕捉到這一事件。

NREL 的科學家 Donal Finegan 說：“當電池確實發生故障時，它很快就會失效，因此它可以從完全完好無損到被火焰吞噬並在幾秒鐘內完全摧毀。 速度非常快，非常快。 很難理解這兩秒鐘發生了什麼。 但了解發生了什麼也很重要，因為管理這兩秒是提高電池安全性的重要因素。”

如果任其發展，熱失控導致的電池溫升已被證明超過 800 攝氏度。

電池單元包含鋁和銅的集電器。 研究小組使用鋁塗層聚合物來發揮同樣的作用，並觀察到它們的集電器在高溫下收縮，立即阻止了電流的流動。 短路熱使聚合物收縮，反應在釘子和負極之間形成物理屏障，阻止短路。

在實驗過程中，如果釘子被刺穿，所有沒有聚合物集電器的電池都會爆燃。 相比之下，裝有聚合物的電池沒有一個表現出這種行為。

Finegan 說：“電池的災難性故障非常罕見，但一旦發生，就會造成很大的損害。 這不僅是為了相關人員的安全和健康，也是為了一個公司。”

美國學者提出聚合物集電器可預防火災，改善儲能電池火災隱患

考慮到正在集成電池的公司，NREL 指出其電池故障數據庫，其中包含來自數百次鋰離子電池濫用測試的數百個放射視頻和溫度數據點。

Finegan 說：“小型製造商並不總是有時間和資源以我們過去五到六年的嚴格方式來測試電池。”

俄羅斯研究人員最近還提出了使用聚合物來防止電池起火的想法。 聖彼得堡大學電化學系的Oleg Levin教授和他的同事開發了一種使用聚合物的方法併申請了專利。 這種聚合物的電導率隨著熱量或電壓的變化而變化。 該團隊稱這種方法為“化學引信”。

據微鋰電池組介紹，目前俄羅斯科學家的這種聚合物只適用於磷酸鐵鋰（LFP）電池，因為不同的陰極組件工作在不同的電壓等級。 對於 LFP 電池，它是 3.2V。 競爭對手的鎳錳鈷 (NMC) 陰極的工作電壓介於 3.7V 和 4.2V 之間，具體取決於 NMC 電池的類型。