據(jù)外媒報道，美國加州大學圣地亞哥分校（University of California San Diego）的納米技術(shù)工程師們研發(fā)了一種安全功能，可以在鋰金屬電池內(nèi)部短路時，防止其迅速升溫并著火。該團隊對電池中稱為“隔膜”（電池陰陽極之間的屏障）的部分進行了巧妙調(diào)整，從而可以在電池短路時，讓電池內(nèi)部積聚的能量（即熱量）的流動速度減慢。

（圖片來源：加州大學圣地亞哥分校）

研究人員表示：“我們不是試圖阻止電池發(fā)生故障，而是讓其更加安全，這樣一來，當電池發(fā)生故障時，不會著火或爆炸，產(chǎn)生災(zāi)難性后果。”

（圖片來源：加州大學圣地亞哥分校）

鋰金屬電池在反復充電后，陽極上會生長一種稱為“樹突”的針狀結(jié)構(gòu)，從而導致電池失效。隨著時間推移，樹突會長得越來越長，直到穿透隔膜，成為陽極和陰極接觸的橋梁，從而導致電池內(nèi)部短路。當此種情況發(fā)生時，兩個電極之間的電子流動會失去控制，立馬導致電池過熱并停止工作。

（圖片來源：加州大學圣地亞哥分校）

加州大學圣地亞哥分校的研究小組研發(fā)了一種隔膜，能夠緩解此種情況。該隔膜的一面覆蓋了一層薄薄的、可部分導電的碳納米管網(wǎng)，可以攔截形成的樹突。當一個樹突刺破該隔膜，撞上該網(wǎng)時，有一個通道讓電子慢慢排出，而不是直接一下子流到陰極。研究人員將該電池隔膜比作大壩上的泄洪道。

研究人員表示：“當大壩開始潰決時，人們就會打開泄洪道，讓某些水以一種可控的方式流出，如此一來，當大壩真的決堤并往外溢出水時，也沒有多少水可以引發(fā)成洪水了。這與我們研發(fā)的隔膜類似，我們慢慢排出電荷，防止電子“泛濫”到陰極。當樹突被隔膜的導電層攔截時，該電池會開始自我放電，所以，當電池真的短路時，也沒有足夠的能量來引發(fā)危險情況了。”

其他的電池研究工作都集中于采用足夠堅固的材料來打造隔膜，從而阻止樹突穿透隔膜。但是，此種方法的問題是，只是拖長了無法避免的后果發(fā)生的時間。此類隔膜仍需要具備孔隙，讓離子通過，從而讓電池能夠工作。因此，如果樹突最終突破隔膜時，電池短路的情況只會更糟。加州大學圣地亞哥分校研究小組不是阻止樹突穿透隔膜，而是試圖減輕其帶來的影響。

（圖片來源：加州大學圣地亞哥分校）

在測試中，配備了新隔膜的鋰金屬電池在20至30次充放電循環(huán)之后才顯示出逐漸失效的跡象。與此同時，配備普通（以及略厚）隔膜的電池僅在1次充放電循環(huán)后，就突然發(fā)生故障。

研究人員表示：“在真實用例中，如果電池即將失效，人們并不會提前收到預(yù)警。可能是前一秒還很好，下一秒電池就著火或完全短路了，這是不可預(yù)測的。但是，有了我們研發(fā)的隔膜，人們可以在每次充電時，提前得到電池越來越糟的預(yù)警。”

雖然此次研究的重點是鋰金屬電池，但研究人員表示，此種隔膜也可用于鋰離子電池和其他化學成分組成的電池。該研究小組將繼續(xù)優(yōu)化該隔膜，以實現(xiàn)商用，而且加州大學圣地亞哥分校已經(jīng)為該隔膜申請了一項臨時專利。