鋰離子電池過熱并爆炸的時候會發(fā)生什么？據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)29日報道，英國倫敦大學(xué)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的科研小組首次用復(fù)雜的三維圖像將電池爆炸時其內(nèi)外發(fā)生的情況追蹤下來。

理解鋰離子電池為何會爆炸以及其潛在危險連鎖反應(yīng)，對增強其安全使用和完善運輸過程的設(shè)計非常重要。每年，數(shù)以億計的可充電電池都會被生產(chǎn)并運輸?shù)街付ㄎ恢茫鼈兪菫榇憩F(xiàn)代生活的手機、電腦、汽車和飛機提供電力不可或缺的一部分。盡管電池爆炸很少見，但是今年早些時候，三家特種公司宣稱他們將不再允許貨倉中攜帶鋰離子電池，因為美國聯(lián)邦特種管理局測試發(fā)現(xiàn)，電池可能導(dǎo)致過熱甚至引發(fā)重大火災(zāi)。

倫敦大學(xué)學(xué)院、歐洲同步輻射實驗室、倫敦帝國理工大學(xué)和英國國家物理實驗室對此共同研究的成果，發(fā)表在29日出版的《自然通信》雜志上，第一次實時演示了鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞變化過程。

論文第一作者、倫敦大學(xué)學(xué)院化學(xué)工程博士生多納爾·法恩說：“我們將兩種不同類型的鋰離子電池暴露于異常高的溫度中，結(jié)合高能加速器X射線和熱成像技術(shù)，對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部溫度變化進行成像。借助光子高通量快速成像探測儀，其捕捉三維圖像的速度可達幾分之一秒，我們拍攝了電池過熱并點燃的‘熱失控’瞬間。”

研究小組考察了在將兩塊商用鋰離子電池暴露于超過250攝氏度的環(huán)境中時，氣孔形成、通風(fēng)和增加的溫度對其內(nèi)部層結(jié)構(gòu)的影響。

結(jié)果顯示，電池內(nèi)部支持結(jié)構(gòu)在“熱失控”之前一直保持完好，但就在“熱失控”爆發(fā)的瞬間，內(nèi)部的銅材料融化導(dǎo)致溫度升高至1000攝氏度。熱量從內(nèi)部傳遞到外部直接導(dǎo)致了“熱失控”。

相反，沒有內(nèi)部支持結(jié)構(gòu)的電池在爆炸瞬間導(dǎo)致整個電池外殼與內(nèi)部分離，在“熱失控”之前，緊密連接的電池核心也崩潰了，增加了內(nèi)部短路和損毀附近物體的風(fēng)險。

此前，科研人員使用的X射線計算機斷層掃描（CT）只能用靜態(tài)圖像分析電池失效機理，在正常工作條件下監(jiān)測電池變化。

論文另一作者保爾·希爾潤說：“盡管我們只研究了兩塊商用電池，但結(jié)果顯示這種實時追蹤電池損毀三維圖像的方法多么有用。希望通過使用我們的方法，電池安全性能的設(shè)計能力可以被評估和改進。”

研究人員計劃研究更多電池樣本，并探尋導(dǎo)致電池大面積失效的微觀層面原因。