中科院研发内置阻燃剂锂金属电池 突破安全瓶颈
2025-07-16 09:24
来源:中国科学院化学研究所
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锂金属电池储能能力远超当前锂离子电池,能提供高达十倍的能量,是电动汽车、医疗设备和便携式电子设备的理想选择。然而,其强大潜力伴随着严重风险,可能会过热爆炸。问题源于电池成分,锂金属阳极和高压富镍氧化物阴极会产生易燃气体,气体积聚时轻微过热就可能引发火灾或爆炸。

如今,中国科学院化学研究所研究人员开发出内置阻燃剂的锂金属电池。其原型包含一种聚合物,温度升高时会释放阻燃化学物质,如同微型灭火器。研究人员将阻燃聚合物直接嵌入电池阴极,该材料在正常工作温度下稳定,当电池温度超100°C时,聚合物分解并释放抑制阳极化学反应的自由基,这些反应通常会产生易燃气体。

为测试该系统,研究团队在相同条件下将原型与标准锂金属电池比较,从50°C开始逐渐升温。温度达100°C时,两块电池都开始过热,但只有原型电池启动了内置火焰抑制装置。温度超120摄氏度时差异明显,标准电池13分钟内达1000摄氏度并起火,而原型电池在220摄氏度时达峰值,却未起火或爆炸。

研究人员在论文中解释,这种智能气体管理策略增强了热安全性和电化学稳定性,为先进储能应用的防火锂金属电池提供了变革途径。

这种阻燃聚合物的添加可能改变人们对锂金属电池的看法,尤其在电动汽车领域。安全性是消费者从汽油车转向电动汽车的主要顾虑之一,若该技术成功推广,或可缓解这些担忧。

电池行业在制造方面也能受益,研究人员表示,只需对现有生产方法稍作改进,就可添加灭火材料,这意味着企业无需彻底改革现有流程即可采用升级,这种兼容性可加快实际测试和商业推广。

尽管锂金属电池目前使用有限,但此突破或有助于推动其成为主流。长期以来,安全风险限制了其应用,这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究展示了可能的前进道路。更安全的电池可为各领域更强大的能源存储铺平道路,且无火灾隐患,该原型将高能量密度与内置安全性相结合,让人们看到性能无需牺牲安心的未来景象。

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