使故障电池更安全的技术

在适当的位置设置间隙可以防止锂离子电池爆炸

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锂离子电池在大多数情况下都是安全的，但是如果电池过度充电或者内部短路，就可能着火和爆炸。不幸的是，这种情况经常发生，偶尔还会出现电池着火伤人事件，这令制造商十分头疼。

锂电池由于容量高、能量存储成本低，因此需求不断增长，所以工程师们提出了许多能让电池更加安全的建议。如今，美国加州卡尔斯巴德的Amionx公司在电池安全方面有所突破，其技术进一步降低了电池爆炸的风险，并有望在年底前获得商业产品使用许可。

首先快速了解一下：锂离子电池以正电荷锂离子和负电荷电子的形式储存化学能，然后通过同时将电子和离子从正极输送到负极来将化学能转化为电能。

电子和离子走不同的路径：电子穿过外部电路为设备供电，离子在锂电池的中间移动。离子流过电解液，电解液由一种带孔的薄聚合物（称为分离器）构成，该分离器浸泡在有机溶剂中并加入锂盐。为了传送电子，在两个电极的外缘上都设有一个被称为电流收集器的金属片。

SafeCore是Amionx公司的专利电池技术，该技术能降低电池因热失控而爆炸或着火的风险。当电池在高压下过度充电或两个电极之间发生内部短路，使溶剂汽化时，就会着火或爆炸。为了防止这种情况发生，Amionx在每个电极和各自的电流收集器之间插入了一层超薄的材料（厚度只有1到5微米，小于人的头发直径）。（该公司不愿透露其使用的具体材料，只说这种材料价格便宜，而且随处可得。）

当电流、电压或温度突然上升时，该材料迅速分解，并在电池内形成气隙。其结果是，电子不再能轻易地从电极移动到电流收集器，而是被传送到另一端。“它就好比是保险丝，”Amionx首席运营官比尔·戴维森（Bill Davidson）说，“实际上我们在电池内部制造了一个缺口，切断了电流。”

电池应该是缓慢而安全地释放能量，而不是一次释放全部能量。在电池中增加SafeCore层会使电池的容量降低1%~3%，但Amionx表示，这也会延长电池的寿命。Amionx目前正尝试将SafeCore授权给制造商，该公司的高管认为，该产品特别适合家庭储能系统和电动汽车，因为人们非常重视这些领域的安全问题。

与其他致力于先进电池技术的初创公司不同，Amionx并非从零开始——它由美洲锂能公司（American Lithium Energy，ALE）拆分而来，该公司为美国军方设计定制锂离子电池的历史已有十多年。Amionx还吸引了美国高通公司的投资，并发布了一份白皮书。

佐治亚理工学院的化学工程师保罗·科尔（Paul Kohl）和堪萨斯大学的机械工程师方华臻都表示，Amionx在电池安全方面使用了前所未有的独特技术。其他电池技术的研究主要集中在分离器、电解液或电池周围的电路。方华臻说：“相较其他研发工作而言，该技术更加实用，更适合在短期内商业化。”

科尔表示，一些制造商使用劣质材料，质量控制做得不到位，生产的电池更容易起火，SafeCore可能无法改变现状。这些制造商也不太可能获得SafeCore许可。他说：“这项技术确实了不起，但未来它对电池安全的贡献可能不大。”

作者：Amy Nordrum