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彼得堡州立大学 气体积聚，导致未受保护的电池(左侧)膨胀
可能会导致爆炸
受保护的电池(右侧)保持平坦，因为保护层阻止了该过程 该组织的负责人、圣彼得堡大学电化学系教授奥列格·莱文说，锂离子电池的火灾隐患在全球范围内都很普遍，这种故障对智能手机和电动汽车都有严重的影响
“从2012年到2018年，仅美国就报告了25，000起由各种设备引发的火灾案例
此前，从1999年到2012年，仅报告了1，013例
随着使用的电池数量的增加，火灾事件的数量也在增加
锂离子电池着火或爆炸的主要原因包括过度充电、短路等
结果，电池过热，电池进入热失控状态
将温度升高至70或90℃会导致危险的化学反应，从而导致温度进一步升高，进而引发火灾或爆炸
为了防止电池着火，我们可以使用相邻的设备
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电子微电路
它跟踪电池的所有参数，并能在紧急情况下关闭电池
然而，大多数火灾事故是由于制造缺陷造成的电子微电路故障造成的
“这就是为什么开发一种基于化学反应的电池安全策略以阻止电池组内电流流动尤为重要的原因
为此，我们建议使用一种特殊的聚合物
它的导电性可以适应电池的电压波动
如果电池工作正常，聚合物不会阻止电流流动
莱文教授说:“如果电池过度充电、短路或电池电压降至正常工作水平以下，聚合物就会进入所谓的隔离器、断路器模式。”
莱文教授说，有些聚合物受热时会改变电阻
我们在使用这项技术时面临的问题，包括在圣彼得堡的公司，是如果聚合物开始作为隔离器工作，这意味着电池已经过热，导致危险的过程，不能仅仅通过断开电路来停止
这使得这项技术远非有效
然而，这些进步引发了人们对寻找新技术的兴趣，包括能够在电池过热前调节电压的聚合物
“我和伊夫格尼·贝莱茨基合作，他是我在电化学系的研究生，曾在工业界工作
他在开发电池安全系统方面有丰富的经验
这极大地帮助了我们进行项目的实验部分，重点是聚合物是如何工作的
电化学系的研究生安娜·费多洛娃也在工业界工作
在这个项目中，她主要关心的是计算材料的物理和化学性质，”奥列格·莱文说
在五个小时的过度充电过程中，左侧未受保护的电池偶尔会膨胀，而右侧经过化学改性的电池抑制了膨胀，因为“化学保险丝”会阻止侧面过程
信用:SPbU 这个项目持续了两年
在开发这项技术的项目开始前的六年里，科学家们进行了基础研究，以研究各种聚合物的物理和化学性质
他们发现了一类随电压改变电阻的聚合物
这是科学家们关注的焦点
“开发‘化学引信’最困难的部分是找到一种活性聚合物
我们知道这类聚合物种类繁多
然而，选择一个合适的模型来创建一个原型是一个很难解决的问题，”莱文说
“此外，我们必须通过开发一个工业版本来推进这项技术，以表明我们已经提出了一个有效的电池安全策略的想法
因此，我们不得不购买大量新的设备，用于原型制作和调整技术，以便与锂离子电池配合使用
" 这种安全技术的不同之处在于高可扩展性
比如传统的调节保护电路有多大，就要看电池的功率有多大
因此，电动汽车动力电池的方案既大又贵
缩放“化学熔丝”很简单，因为它被应用于内部集电器的整个表面
“锂离子电池使用不同类型的阴极，我
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电子通过带正电荷的电极进入电子设备
它们有不同的工作电压
因此，安全聚合物应该相应地反应
我们已经找到了一种只适用于一种电池的聚合物，那就是磷酸铁锂电池
改变聚合物的结构可能会改变其导电性，使其适用于目前市场上的其他类型的阴极
我们有一些想法，如何通过在聚合物中添加安全成分来适应电池温度水平的变化，从而使这种安全策略更加通用
这有望消除所有与电池相关的火灾风险，”奥列格·莱文说
在发表这篇文章之前，圣彼得堡大学获得了这项技术的专利
科学家们目前正在准备一个受保护电池的真实尺寸模型，以便向潜在投资者展示
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