南洋理工大学开发“抗短路层” 可防止电池起火-电子工程世界

据外媒报道，新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的材料科学家开发了一种防止电池内部短路的方法，这是锂离子电池起火的主要原因。

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（图片来源：南洋理工大学）

随着电动汽车、手机、个人移动设备的发展，全球电池需求也将增长。预计到2030年，仅电动汽车每年就需要2700 GWh的锂离子电池。即使估计故障率低于百万分之一，2020年，新加坡仍出现了26起电动助力自行车火灾和42起个人移动设备起火事故。

在大多数锂离子电池火灾中，起因在于锂枝晶积聚。当电池充电时，枝晶穿透电池正负极之间的隔板，从而造成短路并引起火灾。为了防止发生短路现象，该校材料科学和工程学院的Xu Zhichuan教授及其团队发明了一种额外的“抗短路层”，可将其覆于隔板上，以阻止枝晶接触正极。

Xu教授表示：“我们知道，当锂离子电池工作时，在充放电循环过程中，锂离子必须在正负极之间移动。然而，对于当前的商用锂离子电池来说，这意味着枝晶形成是无法避免的。为了阻止枝晶形成，我们决定利用其固有性质，在隔板上额外涂覆一层导电材料，以便这些枝晶与之接触。一旦枝晶形成连接，就无法再继续生长，从而阻止其影响另一侧。”

“抗短路层”如何工作？

锂离子电池可以比作图书馆里两个相对的书架（正极和负极），由过道（隔板）隔开。当电池充电时，锂离子从正极移动至负极；放电时，反之亦然。NTU的“抗短路层”（anti-short layer）类似于将图书馆的桌子放在两个书架之间的过道中。当用过的书逐渐堆积，快要碰到图书馆的桌子时，就会在那里停下来，便于图书管理人员继续整理另一侧。

在实验室中，该研究团队在50个不同锂离子电池成分的电芯上测试其技术。在充电阶段，未检测到短路现象。甚至在电池电芯已经超出其使用周期时，也是如此。抗短路层用的是电池制造过程中常用的材料，可以轻松集成至现有隔板制造工艺中，便于生产企业采用和扩大规模。该团队估计，采用这种技术后，其成本将比现有的锂离子电池生产成本高出约5%。

Durapower集团首席执行官Kelvin Lim表示：“这项新发明将有助于提高锂离子电池的安全性和寿命，从而延长电动汽车的行驶里程，以及电池储能解决方案的运行时间。”

能源储存技术公司V-Flow Tech的首席执行官兼联合创始人Avishek Kumar博士表示：“这项发明解决了锂离子储能解决方案中最关键的热失控问题，将成为大规模采用锂离子储能技术的最大推动因素之一。”

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