麻省理工学院：全固态电池起火问题被根治了！-电子工程世界

近日，麻省理工学院宣布，解决了阻碍全固态电池商用化的根本问题。虽然商用化还需要更多的研究，但可以说是为全固态电池的大众化迈出了重要的一步。

锂离子电池显然带动了电动汽车的大众化，但是也没有彻底的大众化。具体来说，首先仍然昂贵的锂离子电池价格是第一个绊脚石，其次是隔膜损坏后发生的近乎爆炸的火灾引发的安全问题是第二个绊脚石。

特别是与安全直接相关的电池爆炸问题，从电动汽车大众化初期到现在频繁发生。首先要知道为什么会发生这种现象，原因是正极材料相互接触时发生的化学反应。火灾发生的机制也有几种，比如说过度充电，内部压力增加导致电池分离和分离膜损坏。尽管如此，根本原因归根结底是阴极和正极材料相互接触产生反应。

因此，目前绝大部分电动汽车电池内部都配有涂层隔膜和保护电路，问题是隔膜和电路在每个单元都适用，不得不导致电池组厚度加厚。再加上为了保护电池，采用了附加装置，电池组只能布置在车身下部的大部分。厚厚的电池组最终会导致车辆重量增加，以及与内部空间的妥协等各种二次问题。

因此，制造商很早以前就开始热衷于开发全固态电池，以解决锂离子电池的根本问题。全固态电池是将在电池内部移动电子的物质电解质注入固体而不是液体的电池。因此，电解质本身可以代替隔膜的作用，因此可以比以前进一步减少电池芯的厚度，最重要的是起火的风险大大降低。

但这是理论上的优点，实验室研究结果显示，全固态电池也可能发生火灾。简单来解释的话，锂像树枝一样延伸到引起裂缝的固体电解质缝隙中，与负极材料发生反应的现象。

这与分离膜损伤引起的化学反应是另一个问题。更大的问题是，我们不知道为什么电解质会出现裂缝，以及锂像树枝一样延伸的原因。许多电池制造商为了查明原因进行了大量研究，最近麻省理工学院开发出了解决这一问题的解决方案。

麻省理工学院也尚未查明电解质裂纹和锂枝现象的原因。因此，将目标改为控制裂纹，而不是抑制裂纹生成。解决方式出乎意料地简单。对电池单元施加一定的压力填补裂缝部位。这里还有适当弯曲来填充电解质缝隙的方法。

另外，还可以通过配制热膨胀量不同的电解质，对电池芯进行部分变形和加压。对电解质原子施加永久压力，防止从正极材料延伸出来的“树枝”渗透到裂缝中。

不管怎样，结论是用物理方法填充固体电解质的裂缝。这可以看作是将裂开的粘土揉成一团的原理。最有利于商业化的方式是施加永久压力。通过这种方式，电池芯本身可以自然压缩，从而减少电池芯和电池包的厚度或大小。如果是智能手机或平板电脑开发商，也许会迫切希望这种方式实现商用化。

麻省理工学院表示，该解决方案已申请专利，但无意实现商用化。如果今后进行更具体的研究，届时有望见到比现在更轻、充电效率更快的电池组。

引用地址：麻省理工学院：全固态电池起火问题被根治了！

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