新型阻燃隔板可以解决锂离子电池的火灾问题

锂离子电池已经赢得了对舒适性太可燃的声誉。许多提出的危险品质解决方案可以牺牲长的电池寿命 - 但斯坦福的研究人员可能已经找到了这种方式。

尽管锂离子电池一直充满希望，但它们的记录并不总是最安全的。2016年，有不少关于悬浮滑板等设备电池起火的报道(其次是a大量悬浮滑板召回)以及一直广受欢迎的三星Galaxy S7和S7 Note。甚至有报道称一些手机爆炸了。

为什么锂电池会失效

这里值得突出显示，三星Galaxy Note 7由于几种原因引发了火灾，其中没有一个是锂离子电池的自我。一个结论，独立达成乐器，电池是放置在太小的空间允许定期扩充。但三星对此事的调查表明，分离器的问题和电池内部电极的损坏是问题所在。三星官方列出了导致这些事件的完整问题清单(确实有好几个问题)，请参阅这个信息图表。

然而，底线是锂离子电池主要是由于制造缺陷 - 但是潜在的问题是这些电池，同时有效地将大的能量密度填充到非常小的空间中。失败是由称为热失控的效果引起的，其中阴极和阳极之间的隔板突破，导致电池内包含的化学物质加热并点燃内部的易燃电解质。虽然消费者相对忽视了这个问题，但由于我们需要越来越多的电池在紧凑型区域中的能量，因此它变得特别相关。

针对这个问题，人们提出了无数种解决方案，但大多数努力都涉及对设备本身进行重新设计，以防止电路短路，或尝试在不影响效率的情况下使用防火电池。不幸的是，在设备性能方面还没有一个令人满意的解决方案，尽管新的努力已经潜在地解决了当前的问题。

图片由Kā扶轮领导学院(rli) Dambrāns。(cc by 2.0]

将阻燃剂右转进入电池

最近，斯坦福大学(Stanford University)的研究人员想出了一种方法来解决这一问题，即制造一种用阻燃材料制成的新型分离器。这种电池设计通过静电纺丝将一种名为磷酸三苯的普通阻燃剂封装在一种聚合物纤维护套中，当电池达到160摄氏度(塑料的熔点)时，护套就会释放出来。

这个想法本身并不一定是原创的，因为研究人员和科学家在锂离子电池内部使用阻燃材料已经有很长一段时间了。

由斯坦福队设计的电池的基本表示。信用：刘等人。SCI ADV。2017年1月;3 (1):e1601978。

这种设计的独特性在于，与之前的研究不同，阻燃剂实际上并没有接触电池内部的任何化学物质——也就是说，在温度达到160摄氏度之前。

当电池在正常条件下运行时，阻燃剂仍然密封在聚合物护套内，防止它降低电池性能。这是设计的关键组成部分，虽然它不能防止电池着火，但新的分离器可以在0.4秒内熄灭火焰。

该GIF显示聚合物外壳内的三苯基磷酸盐在0.4秒的时间内熄灭易燃电解质。信用：刘等人。科学。睡觉。2017; 3: e1601978

该设计已在具有石墨阳极和锂计数器和参比电极的硬币电池电池中进行测试。结果得出结论，TPP能够成功熄灭火焰。除此之外，据推测，新分离器可用于其他高储能器件。需要进一步测试以确定当发生较大电池短路等断路时分离器是否保持有效。

Stanford团队研究的调查结果可以在电池开发领域进行专有。到目前为止，它看起来好像分离器不会影响电池的长期效率，使其承诺在锂电设备中使用等待进一步测试。

可以找到发表在《科学进展》杂志上的原始文章这里。