膨胀的聚合物带走了锂电池的热量

美国科学家设计了一种可重复使用的锂离子电池，在极端温度下会关闭，只有在设备冷却后才能重新工作．在专门的锂离子技术中，这项创新可能有助于防止电池起火。

从笔记本电脑到智能手表，锂离子电池在现代社会无处不在，并彻底改变了消费电子产品。但当电池在某些特定的工业环境中使用时，缺陷就变得明显了比如波音(Boeing)的新型787飞机。

如果锂离子电池短路或过度充电，会引发一系列放热反应，从而产生热量。由于有机电解质是易燃的，电池短路可能会导致火灾，或者随着压力的增加，甚至会发生爆炸。其他研究同样问题的团队也做过同样的研究实时拍摄锂离子电池爆炸．

这种热失控效应限制了锂离子电池的工作电压窗口和储能能力。在这样一个能源密集型的时代，这可能会成为一个不断升级的问题郑陈他是一名化学工程师斯坦福大学．“随着电池中储存的能量增加，安全问题变得越来越严重，”陈说。

虽然有内部故障保险可以关闭过度充电的电池，但这个过程通常是不可逆的，电池不能再次使用。Chen和他的同事们寻找热敏材料来解决这个问题。

研究小组将聚乙烯熔化，并将熔化的聚合物与石墨烯涂层的尖刺镍颗粒混合。然后将混合物涂在电池电极上，然后将其放入有机电解质中。

在室温下，镍球均匀地分布在15 μ m的聚合物薄膜中，并相互接触。该电池能够以高导电性和非常低的电阻工作，因为相邻尖峰之间发生了量子隧道效应。

如果发生任何快速加热，聚合物薄膜就会膨胀。这种膨胀迫使镍颗粒在基体内分离，电导率停止。Chen和他的同事们注意到，细胞的电阻在不到一秒的时间内大幅增加。一旦电池冷却到室温，聚合物薄膜就会收缩，镍颗粒就能再次导电。

Chen认为，这种安全特性可以融入到当前的电池制造中。“聚乙烯是最便宜的聚合物之一，”陈说。“镍颗粒也可以在市场上以合理的价格买到。”

格雷戈里提供来自伦敦帝国理工学院的电池和燃料电池研究员，对这项工作印象深刻，并认为这将“代表锂离子电池的重大突破”。

但他警告说，扩大安全创新将具有挑战性。即使这是世界上最令人惊叹的创新，但如果它太昂贵，不可能采用现有的制造方法，那么它就不会被使用。”