電子“溢洪道”阻止鋰電池著火

朱崇愷

鋰電池在反復充電后，會因陽極上逐漸生長出針狀結構（鋰晶枝）而失效。隨著時間的流逝，樹枝狀晶體會不斷長長，最后刺穿隔膜，并在陽極和陰極之間橋接，從而導致內部短路。發生這種情況時，兩個電極之間的電子流會失控，導致電池過熱和失效。

對新型隔膜進行實驗

加利福尼亞大學圣地亞哥分校的納米工程師為防止這種情況發生，開發了一種安全功能。研究人員岡薩雷斯（Matthew Gonzalez）說：“我們不是要阻止電池發生故障，而是要使其更加安全，在發生故障時不會著火或爆炸。”一些人將電池研究工作的重點放在制造能阻止鋰晶枝穿透的隔膜上，但岡薩雷斯說，這種方法的問題在于，它只能延緩這一過程的時間，而那些離子仍然需要轉移的通道。結果，當鋰晶枝穿透隔膜時，短路會更加嚴重。研究小組為此開發出了一種新的隔膜來緩解這種情況。

我們可以將電池隔膜與水壩的溢洪道類比。當水壩出現故障時，人們會打開溢洪道，使部分水以可控的方式流走，這樣當大壩破裂，水流溢出時，就不會因水量過大而引發洪水，這也是新隔膜的設計思路。隔膜使用部分導電的碳納米管覆蓋，當鋰晶枝刺穿隔膜時，電子會先通過隔膜被緩慢排出，而不是立即向陰極沖去。