中國粉體網(wǎng)訊  儲能電池關(guān)鍵是要實現(xiàn)能源可再生技術(shù)和環(huán)境可持續(xù)性。然而，日益增加的充電率和能量密度造成的自發(fā)熱現(xiàn)象逐漸成為不可忽略的安全問題。實際情況下電池一般在非均勻的溫度下操作并且有時具有內(nèi)部或外部熱源的局部溫度熱點，或者產(chǎn)生不均勻性和缺陷。局部高溫對電池的影響機理目前尚不清楚。相關(guān)團隊使用微拉曼光譜誘導和感知鋰電池內(nèi)局部高溫。發(fā)現(xiàn)與周圍較低溫度區(qū)域相比，由于局部增強的表面交換電流密度，溫度熱點明顯可以誘導鋰金屬生長。更重要的是，局部高溫可能是導致電池內(nèi)部短路的因素之一，這將進一步升高溫度并增加熱失控的風險。

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熱點引起的電池短路和局部溫度效應。在實驗中鋰電池內(nèi)的溫度敏感現(xiàn)象揭示了鋰枝晶生長的正反饋性質(zhì)；局部高溫可以加速鋰沉積，然后縮短電池壽命、提高局部溫度。鋰枝晶生長與局部溫度升高之間的雙向關(guān)系不僅可以作為理解電池內(nèi)電化學動力學的基礎(chǔ)，還可以作為實際電池設計的指導原則和限制。還應注意，通常升高的電池溫度還可引發(fā)電解質(zhì)與活性材料和固體電解質(zhì)界面的放熱反應，進一步加劇溫度升高。

研究結(jié)果表明，未來高功率密度、快速充電電池的設計需要考慮熱管理以確保溫度均勻，通過提高電池組件的導熱性，改善標簽設計，減少焦耳熱點，最大限度地減少缺陷，并在集電器中有效利用熱擴散。此外，使用微拉曼光譜或微型RTD陣列的溫度繪圖技術(shù)可為能量存儲裝置的詳細熱特性打開新的大門。從這項研究中獲得的見解有助于理解電池故障機制，開發(fā)更安全的電池，熱管理方案和診斷工具。

參考文獻：

Fast lithium growth and short circuit induced by localized-temperature hotspots in lithium batteries.  Yangying Zhu, Jin Xie, Allen Pei, Bofei Liu, Yecun Wu, Dingchang Lin, Jun Li, Hansen Wang, Hao Chen, Jinwei Xu, Ankun Yang, Chun-Lan Wu, Hongxia Wang, Wei Chen & Yi Cui. Nature Communicationsvolume 10, Article number: 2067 (2019)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）

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