過(guò)熱鋰電池可用X光檢測(cè) 為生產(chǎn)更安全電池作保障
所謂“熱逸潰現(xiàn)象”，就是在鋰電池過(guò)熱的時(shí)候會(huì)燒穿袋子，還會(huì)突然燃燒，甚至發(fā)生爆炸。盡管少見(jiàn)，但極小的發(fā)生概率，就足以讓工程師們?nèi)ヌ剿黝A(yù)防或者預(yù)測(cè)“火災(zāi)”的方法。
為了解熱逸潰現(xiàn)象，倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家們首次利用同步輻射裝置對(duì)過(guò)熱的鋰電池進(jìn)行了掃描，希望借此改進(jìn)鋰電池的設(shè)計(jì)，提高其安全性。用粒子加速器生成的X射線圖像，其分辨率遠(yuǎn)高于常規(guī)X光機(jī)。他們?cè)贜ature Communications的 4月28日版次中，詳細(xì)闡述了他們的發(fā)現(xiàn)。
科學(xué)家們先用熱風(fēng)槍將兩只充滿電的商業(yè)鋰電池加熱(超過(guò)250攝氏度)，再用幀頻為1250的X射線進(jìn)行成像，并結(jié)合熱成像進(jìn)行觀察。最后他們觀察到了熱逸潰前鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的快速崩潰現(xiàn)象。
他們發(fā)現(xiàn)兩只電池內(nèi)部均存在熱反應(yīng)與電化學(xué)反應(yīng)，并且會(huì)產(chǎn)生氣泡，致使鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形。在電池內(nèi)部，高導(dǎo)電性的部分相互接觸，導(dǎo)致短路，此時(shí)便會(huì)出現(xiàn)熱爆發(fā)現(xiàn)象。
之后，電池內(nèi)的壓力快速升高，彈起蓋子，氧氣的進(jìn)入會(huì)進(jìn)一步加劇熱逃逸;或者電池蓋完好，密閉的空間促使熱反應(yīng)迅速完成，熱氣與熔融材料從電池孔噴射而出。第二種情況下，內(nèi)部溫度甚至?xí)^(guò)1085攝氏度，使銅熔化。
高頻率的充放電、極端狀態(tài)下的過(guò)度充電和充電不足，都會(huì)導(dǎo)致鋰電池的災(zāi)難性故障。研究人員建議在以后的分析中，可以對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)。他們還建議進(jìn)行刺穿和壓碎測(cè)試，以幫助設(shè)計(jì)出更加安全的電池。
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