国家可再生能源实验室（NREL）的一个研究团队提出了一种解决锂离子电池起火问题的新方法。 答案的关键可能在于对温度敏感的集电器。

美国学者提出聚合物集电器可预防火灾，改善储能电池火灾隐患

当钉子刺穿锂离子电池时会发生什么？ 观察这一过程的研究人员声称，他们已经开发出一种基于聚合物的方法，可以对抗与锂离子电池相关的固有火灾危险。

来自美国国家可再生能源实验室（NREL）、美国宇航局（NASA）、伦敦大学学院、Didcot 的法拉第研究所、伦敦国家物理实验室和法国的欧洲同步加速器的学者，将钉子打入圆柱形“18650 电池”（18x65mm in尺寸）通常用于汽车应用。 研究人员正试图重现电动汽车 (EV) 电池在碰撞中必须承受的机械应力。

钉子会触发电池内部短路，导致其温度升高。 为了更详细地研究当钉子穿透电池时电池内部发生了什么，研究人员使用高速 X 射线相机以每秒 2000 帧的速度捕捉到这一事件。

NREL 的科学家 Donal Finegan 说：“当电池确实发生故障时，它很快就会失效，因此它可以从完全完好无损到被火焰吞噬并在几秒钟内完全摧毁。 速度非常快，非常快。 很难理解这两秒钟发生了什么。 但了解发生了什么也很重要，因为管理这两秒是提高电池安全性的重要因素。”

如果任其发展，热失控导致的电池温升已被证明超过 800 摄氏度。

电池单元包含铝和铜的集电器。 研究小组使用铝涂层聚合物来发挥同样的作用，并观察到它们的集电器在高温下收缩，立即阻止了电流的流动。 短路热使聚合物收缩，反应在钉子和负极之间形成物理屏障，阻止短路。

在实验过程中，如果钉子被刺穿，所有没有聚合物集电器的电池都会爆燃。 相比之下，装有聚合物的电池没有一个表现出这种行为。

Finegan 说：“电池的灾难性故障非常罕见，但一旦发生，就会造成很大的损害。 这不仅是为了相关人员的安全和健康，也是为了一个公司。”

美国学者提出聚合物集电器可预防火灾，改善储能电池火灾隐患

考虑到正在集成电池的公司，NREL 指出其电池故障数据库，其中包含来自数百次锂离子电池滥用测试的数百个放射视频和温度数据点。

Finegan 说：“小型制造商并不总是有时间和资源以我们过去五到六年的严格方式来测试电池。”

俄罗斯研究人员最近还提出了使用聚合物来防止电池起火的想法。 圣彼得堡大学电化学系的Oleg Levin教授和他的同事开发了一种使用聚合物的方法并申请了专利。 这种聚合物的电导率随着热量或电压的变化而变化。 该团队称这种方法为“化学引信”。

据微锂电池组介绍，目前俄罗斯科学家的这种聚合物只适用于磷酸铁锂（LFP）电池，因为不同的阴极组件工作在不同的电压等级。 对于 LFP 电池，它是 3.2V。 竞争对手的镍锰钴 (NMC) 阴极的工作电压介于 3.7V 和 4.2V 之间，具体取决于 NMC 电池的类型。