氫氣預警技術有望防範鋰離子電池火災

科技日報訊 （記者崔爽）記者日前從鄭州大學獲悉，該校電氣工程學院副教授金陽帶領課題組研究發現，利用氫氣探測技術可以快速檢測鋰離子電池石墨負極表面微量鋰枝晶析出，當電池儲能系統探測到氫氣產生時會立即切斷充電電源，避免火災發生，實現對鋰離子電池熱失控的早期安全預警。研究成果近日發表在國際學術期刊《焦耳》上。

鋰離子電池具有高能量密度等特點，已成為便攜式設備、電動汽車和大規模儲能領域最具競爭力的儲能技術之一，與人們的生產生活息息相關。然而，由於現有商業化鋰離子電池使用易燃有機溶劑作為電解液的主要成分，以及鋰離子電池固有的放熱特性，其在過充或快充的情況下會產生鋰枝晶，有可能刺穿隔膜，從而引發熱失控等安全事故。

研究人員通過搭建的原位光學和氣體探測試驗平台發現，鋰離子電池在過充早期會產生氫氣，氫氣來源於石墨負極表面析出的金屬鋰和負極中有機黏結劑的自發反應，利用這一方法可以探測微量鋰枝晶的析出。為了進一步驗證該技術在實際應用中的有效性，研究人員在實際儲能艙中開展了鋰離子電池單模組過充實驗，結果表明，氫氣相比於其他氣體能夠最早被探測到，且探測時間比出現濃煙早639秒，比模組起火早769秒。基於此，研究人員開展了更大規模電池簇過充預警實驗，在探測到氫氣的同時切斷充電電源，沒有任何可見煙或明火產生，驗證了氫氣探測的安全預警效果。鑑於電動汽車火災事故屢見不鮮，給人們的生命財產安全造成嚴重危險，急需尋求一種能夠快速有效檢測鋰枝晶的方法，實現對鋰離子電池熱失控的早期安全預警。該研究成果有望應用於電動汽車和規模化儲能電站，防範鋰離子電池火災危險。