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随着电动汽车、高端电子装备对续航要求的一直提升，，锂金属电池因其极高的能量密度被视为下一代储能手艺的远景。。。。然而，，其商业化蹊径一直受到清静担心的阻碍。。。。锂金属电池为何更危险？
？？？？？其热失控的泉源事实在那里？
？？？？？

克日，，揭晓在Cell Reports Physical Science上的一项研究为我们带来了要害思绪。。。。德国明斯特大学的研究团队使用 THT 的 ES ARC 绝热加速量热仪（ARC）等热剖析手艺，，举行了一项周全的锂金属电池清静性研究，，指出锂金属的沉积形态，，是决议热清静性的最要害因素。。。。这项研究不但为锂金属电池的设计指明晰偏向，，也凸显了 ARC 在电池研发中不可或缺的“清静哨兵”角色。。。。

为了模拟最严苛的滥用条件，，研究职员将锂金属软包电池以及差别厚度的锂金属电极电解液混淆物，，分组置于 ES ARC 中举行绝热剖析。。。。

ES ARC 的焦点优势在于它能为电池提供稳固绝热情形，，包管电池自身反应爆发的所有热量都不会向外散失，，从而可以精准追踪电池从自加热到最终热失控的完整历程，，并获得Tonset、热失控起始温度、自加热速率等要害清静参数。。。。

图1 锂金属软包电池HWS热失控测试示意图

通太过析这些数据，，研究职员可以获得自加热起始温度、热失控触发温度、最大温升速率等要害参数，，这些参数犹如锂电池热清静的 “指纹” ，，为电池设计和使用提供了至关主要的清静界线参考。。。。

新制备的（pristine）锂金属电池自觉烧在180℃以后，，然而电池经由充放电老化循环后，，情形急转直下,循环后的电池在30°C左右就最先泛起显着的自产热，，并在80-90°C的低温下就触发了热失控，，导致电池强烈变形、破碎。。。。

这一温度远低于古板锂离子电池的热失控触发点，，甚至靠近电池的正常事情温度，，清静危害极高。。。。

随后团队又举行了差别厚度锂金属阳极的原始锂金属软包电池以及锂金属阳极与电解液组分混淆物的绝热量热测试，，数据如下所示：

图2 针对原始20与100 um锂金属软包电池的热失控研究——基于起始温度30℃和50℃测试下温度转变曲线；；锂熔化历程细节数据；；放热自生热速率曲线。。。。

图3 差别厚度锂金属阳极的原始锂金属软包电池以及锂金属阳极与电解液组分混淆物的热数据比照

图4 差别厚度锂金属阳极的原始锂金属软包电池循环老化后的温升速率/温度曲线

研究发明，，关于新制备的（pristine）锂金属电池，，其发热主要始于锂金属熔化（约180°C）之后。。。。熔化的锂袒露出新鲜、高活性的外貌，，与电解质爆发强烈放热反应。。。。此时，，ARC数据显示电池虽强烈发热，，但并未连忙进入热失控。。。。

镌汰电池中锂金属的用量（纵然用更薄的锂箔）是否能提升清静性？
？？？？？研究团队系统比照了锂厚度为0μm（零过量锂）、20μm、50μm和100μm的锂金属电池以及锂金属负极和电解液组分混淆物的绝热量热效果。。。。

图5 激光扫描显微镜与冷冻聚焦离子束-扫描电镜锂金属负极截面成像

效果批注关于新电池，，镌汰锂用量确实能降低总放热量，，有益清静。。。。但在循环老化后，，只要电池初始保存锂金属（20-100μm），，其热失控行为险些没有差别。。。。它们都在低温下强烈失控。。。。基础缘故原由在于，，循环后所有电池的负极上都形成了大宗高外貌积锂（HSAL），，也就是多孔、苔藓状的锂枝晶（如图5）。。。。这些HSAL具有极高的化学反应活性，，是真正的“火药桶”。。。。

而唯一破例的是零过量锂电池（ZELMB）。。。。由于可循环的锂总量有限，，其形成的HSAL量较少，，ARC 测试中它甚至没有爆发热失控。。。。但这主要是由于它“火药”少，，而非更清静。。。。这项发明倾覆了“纯粹镌汰锂用量就能包管清静”的简朴认知，，指出控制锂沉积形态、抑制枝晶生长才是清静设计的焦点。。。。

ES ARC 绝热加速量热仪

EV+ ARC 绝热加速量热仪