來自香港中文大學的新型電解質技術解決了鋰離子電池的安全問題

從可充電電池在便攜式電子設備中的應用，到電動自行車和新能源車輛的電源，因鋰離子電池火災和燃燒所引發的安全事故越來越受到全球的關注。根據CNN在22日的報導，香港中文大學（CUHK）的一個研究團隊開發了一項新技術，可以顯著降低鋰離子電池爆炸和火災的風險，這項技術預計在未來3到5年內商業化應用。

報告指出，鋰離子電池已廣泛應用於從智能手機到新能源車輛的各種設備。研究人員表示，鋰離子電池在正常使用情況下具有良好的安全性，但不當使用可能會導致火災隱患，甚至在極端情況下造成致命後果。原因在於鋰離子電池內部填充的電解液是易燃的。當遭受物理刺穿、過充電、極端溫度和濕度條件或生產過程缺陷時，電池將逐漸失去穩定性。一旦發生異常，電池溫度將迅速上升並點燃電解液，從而引發一種稱為“熱失控”的危險鏈式反應。相關統計數據顯示，僅在2024年，全球民航運輸行業就記錄了89起與電池相關的煙霧、火災或高溫異常事件；在日常生活中，電動自行車、电動滑板車等設備的電池火災事故也並不罕見。

為了解決這一安全痛點，全球科學研究社群積極進行技術研究，例如開發耐高溫的固體或凝膠電解質以取代傳統液體電解質。然而，這些解決方案需要對現有電池生產線進行大規模的改造，這大大提高了產業化的門檻，限制了技術的普及速度。相比之下，香港中文大學團隊提出的新型鋰離子電池優化方案只需更換現有電解質中的化學成分，而無需改變生產過程的核心環節。

研究團隊的研究人員解釋說，鋰離子電池火災的核心原因是電解質在高壓下分解，釋放大量熱量並觸發連鎖反應。新開發的電解質採用雙溶劑系統，能準確阻止這一危險反應過程。在正常溫度條件下，第一種溶劑可以維持電池內部化學結構的緊湊性，確保電池的正常性能輸出；當電池溫度異常升高時，第二種溶劑將迅速啟動保護機制，通過鬆動化學結構和減緩與熱失控相關的反應，從源頭防止火災風險。

CNN 引用實驗室測試數據顯示，採用這項新技術的鋰離子電池在被釘子刺穿後，溫度僅上升 3.5 攝氏度；相比之下，傳統鋰離子電池在相同測試條件下的溫度飆升至 555 攝氏度。研究人員強調，這項技術方案不會對電池的核心性能和使用壽命產生負面影響。測試顯示，在 1000 次充放電循環後，電池容量仍能保持超過 80% 的初始值，完全滿足商業應用的要求。

值得注意的是，由於這項技術僅涉及電解質組件的替換，而無需修改現有的生產線，因此具備快速工業化的基本條件。據估計，在大規模生產後，採用這項技術的鋰離子電池成本將基本與當前主流產品相同。目前，相關技術已進入商業化推進階段。美國國家可再生能源實驗室的高級科學家唐納德·芬尼根（Donald Finnegan）評論道：“這一技術突破令人振奮，意味著未來的鋰離子電池將能夠承受高溫和短路等極端工作條件，從根本上避免火災風險。”