电子“溢洪道”阻止锂电池着火

朱崇恺

锂电池在反复充电后，会因阳极上逐渐生长出针状结构（锂晶枝）而失效。隨着时间的流逝，树枝状晶体会不断长长，最后刺穿隔膜，并在阳极和阴极之间桥接，从而导致内部短路。发生这种情况时，两个电极之间的电子流会失控，导致电池过热和失效。

对新型隔膜进行实验

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的纳米工程师为防止这种情况发生，开发了一种安全功能。研究人员冈萨雷斯（Matthew Gonzalez）说：“我们不是要阻止电池发生故障，而是要使其更加安全，在发生故障时不会着火或爆炸。”一些人将电池研究工作的重点放在制造能阻止锂晶枝穿透的隔膜上，但冈萨雷斯说，这种方法的问题在于，它只能延缓这一过程的时间，而那些离子仍然需要转移的通道。结果，当锂晶枝穿透隔膜时，短路会更加严重。研究小组为此开发出了一种新的隔膜来缓解这种情况。

我们可以将电池隔膜与水坝的溢洪道类比。当水坝出现故障时，人们会打开溢洪道，使部分水以可控的方式流走，这样当大坝破裂，水流溢出时，就不会因水量过大而引发洪水，这也是新隔膜的设计思路。隔膜使用部分导电的碳纳米管覆盖，当锂晶枝刺穿隔膜时，电子会先通过隔膜被缓慢排出，而不是立即向阴极冲去。