高效能鋰離子電池是消費電子產品、電動汽車和電網能源儲備上最需要的。然而，鋰離子電池的能量密度、電力密度和周期數在過去20年中都得到了巨大的提升，電池安全卻依然存在著重要的隱患。而當電池遭遇極端狀況，電池的高比能量密度能夠提升其積極反應能力。

傳統的鋰離子電池(LIBS)是由易燃的有機電解質和電極材料(通常為金屬氧化物)所組成，它們可以在熔點130℃-160℃下由多孔聚烯烴分離器分開。這樣的電池需要在高電壓下工作，超越了熱力學穩定性。而大量的熱力聚集會導致短路或過度充電，電池隔板被融化，造成電池兩級和電解質的放熱反應，進而形成毀滅性的“熱失控”。

安全電池的設計與特性

實驗中，研究人員將聚合物薄膜與一個電極連接起來，這樣電流可以通過它。為了導電，那些凸起鎳顆粒需要彼此接觸。但在熱膨脹過程中，聚合物薄膜被拉伸，這些鎳顆粒就會相互分開，這使得薄膜不再導電，電流就不會通過電池。

然后，研究人員把電池加熱到70攝氏度以上后，聚合物薄膜迅速膨脹，鎳顆粒相互分開，電池不再工作。但是當電池溫度回落到70攝氏度以下，聚合物薄膜收縮，鎳顆粒回到相互接觸狀態，電池開始繼續產生電流。他們甚至可以把溫度調高或降低，這取決于嵌入了多少鎳顆粒以及選擇哪種的聚合物材料。

溫敏性

鮑哲楠團隊的研究相較于之前的轉換設備，對于溫度改變的敏感性高出103-104倍。溫敏性聚合物切換物(TRPS)快速且可逆的從內部融進電極中阻止熱失控現象。研究者將TRPS涂層加入至少一層的集電器中，形成混合集電器。并且依據改良后的量子穿隧效應，由具有較高熱膨脹系數的、帶有石墨烯涂層的納米鎳粒子作為填充物和聚合物(比如半結晶聚合物)。這一設計的巧妙之處在于TRPS薄膜的傳輸價值，研究人員能夠通過調整它的組成結構，滿足電池所需的溫度。

導電優勢

這個組合的聚合物薄膜能夠在室溫條件下達到的高導電率。最重要的是，當達到轉折溫度時，導電率能夠在1秒之內降低7-8個數量級，在室溫下自然恢復工作。帶有自動調節材料的電池裝置，能夠在異常狀態下快速熄滅，比如過熱和短路，在不減損性能或熱失控的狀況下重新正常的運轉。在實際的電池模塊中，TRPS薄膜也能用于監測電池內部的溫度，并使外部控制系統進行更深層的電池保護。一旦進行干預，降至正常溫度，電池內部的電阻就會恢復到較小值，而電池能夠再一次正常運作。

美國阿貢國家實驗室能源儲存聯合研究中心主任表示：“這項研究意義重大，鋰離子電池的安全性是電動交通和電網的當務之急，哪怕是概率很小的失控起火都會造成重大影響。”

同時，Crabtree也表示：“盡管斯坦福團隊的新奇概念令人印象深刻并且頗有前途，但仍需在更大型的電池系統上經過大量充放電周期的測試才能確保不會發生意外問題。鋰離子電池因為沒有料到的組件副反應而名聲不佳，而嵌有石墨烯涂層鎳微粒的聚合物薄膜就是一種全新的電池組件。”

盡管更安全的電池即將出爐，但企業家們也正在積極采用其他措施來避免電池起火。在少數特斯拉電動汽車的電池因為碰撞而損毀，并導致車輛起火后，公司聯合創始人埃隆·馬斯克宣布，將會為系列增加鈦合金底盤。