在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置間隙可以防止鋰離子電池爆炸

鋰離子電池在大多數(shù)情況下都是安全的，但是如果電池過(guò)度充電或者內(nèi)部短路，就可能著火和爆炸。不幸的是，這種情況經(jīng)常發(fā)生，偶爾還會(huì)出現(xiàn)電池著火傷人事件，這令制造商十分頭疼。

鋰電池由于容量高、能量存儲(chǔ)成本低，因此需求不斷增長(zhǎng)，所以工程師們提出了許多能讓電池更加安全的建議。如今，美國(guó)加州卡爾斯巴德的Amionx公司在電池安全方面有所突破，其技術(shù)進(jìn)一步降低了電池爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，并有望在2019年底前獲得商業(yè)產(chǎn)品使用許可。

首先快速了解一下：鋰離子電池以正電荷鋰離子和負(fù)電荷電子的形式儲(chǔ)存化學(xué)能，然后通過(guò)同時(shí)將電子和離子從正極輸送到負(fù)極來(lái)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

電子和離子走不同的路徑：電子穿過(guò)外部電路為設(shè)備供電，離子在鋰電池的中間移動(dòng)。離子流過(guò)電解液，電解液由一種帶孔的薄聚合物（稱為分離器）構(gòu)成，該分離器浸泡在有機(jī)溶劑中并加入鋰鹽。為了傳送電子，在兩個(gè)電極的外緣上都設(shè)有一個(gè)被稱為電流收集器的金屬片。

SafeCore是Amionx公司的專利電池技術(shù)，該技術(shù)能降低電池因熱失控而爆炸或著火的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)電池在高壓下過(guò)度充電或兩個(gè)電極之間發(fā)生內(nèi)部短路，使溶劑汽化時(shí)，就會(huì)著火或爆炸。為了防止這種情況發(fā)生，Amionx在每個(gè)電極和各自的電流收集器之間插入了一層超薄的材料（厚度只有1到5微米，小于人的頭發(fā)直徑）。（該公司不愿透露其使用的具體材料，只說(shuō)這種材料價(jià)格便宜，而且隨處可得。）

當(dāng)電流、電壓或溫度突然上升時(shí)，該材料迅速分解，并在電池內(nèi)形成氣隙。其結(jié)果是，電子不再能輕易地從電極移動(dòng)到電流收集器，而是被傳送到另一端。“它就好比是保險(xiǎn)絲，”Amionx首席運(yùn)營(yíng)官比爾?戴維森（Bill Davidson）說(shuō)，“實(shí)際上我們?cè)陔姵貎?nèi)部制造了一個(gè)缺口，切斷了電流。”

電池應(yīng)該是緩慢而安全地釋放能量，而不是一次釋放全部能量。在電池中增加SafeCore層會(huì)使電池的容量降低1%~3%，但Amionx表示，這也會(huì)延長(zhǎng)電池的壽命。Amionx目前正嘗試將SafeCore授權(quán)給制造商，該公司的高管認(rèn)為，該產(chǎn)品特別適合家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車，因?yàn)槿藗兎浅Ｖ匾曔@些領(lǐng)域的安全問(wèn)題。

與其他致力于先進(jìn)電池技術(shù)的初創(chuàng)公司不同，Amionx并非從零開始——它由美洲鋰能公司（American Lithium Energy，ALE）拆分而來(lái)，該公司為美國(guó)軍方設(shè)計(jì)定制鋰離子電池的歷史已有十多年。Amionx還吸引了美國(guó)高通公司的投資，并發(fā)布了一份白皮書。

佐治亞理工學(xué)院的化學(xué)工程師保羅?科爾（Paul Kohl）和堪薩斯大學(xué)的機(jī)械工程師方華臻都表示，Amionx在電池安全方面使用了前所未有的獨(dú)特技術(shù)。其他電池技術(shù)的研究主要集中在分離器、電解液或電池周圍的電路。方華臻說(shuō)：“相較其他研發(fā)工作而言，該技術(shù)更加實(shí)用，更適合在短期內(nèi)商業(yè)化。”

科爾表示，一些制造商使用劣質(zhì)材料，質(zhì)量控制做得不到位，生產(chǎn)的電池更容易起火，SafeCore可能無(wú)法改變現(xiàn)狀。這些制造商也不太可能獲得SafeCore許可。他說(shuō)：“這項(xiàng)技術(shù)確實(shí)了不起，但未來(lái)它對(duì)電池安全的貢獻(xiàn)可能不大。”