氢气预警技术有望防范锂离子电池火灾

记者日前从郑州大学获悉，该校电气工程学院副教授金阳带领课题组研究发现，利用氢气探测技术可以快速检测锂离子电池石墨负极表面微量锂枝晶析出，当电池储能系统探测到氢气产生时会立即切断充电电源，避免火灾发生，实现对锂离子电池热失控的早期安全预警。研究成果近日发表在国际学术期刊《焦耳》上。

锂离子电池具有高能量密度等特点，已成为便携式设备、电动汽车和大规模储能领域最具竞争力的储能技术之一，与人们的生产生活息息相关。然而，由于现有商业化锂离子电池使用易燃有机溶剂作为电解液的主要成分，以及锂离子电池固有的放热特性，其在过充或快充的情况下会产生锂枝晶，有可能刺穿隔膜，从而引发热失控等安全事故。

研究人员通过搭建的原位光学和气体探测试验平台发现，锂离子电池在过充早期会产生氢气，氢气来源于石墨负极表面析出的金属锂和负极中有机黏结剂的自发反应，利用这一方法可以探测微量锂枝晶的析出。为了进一步验证该技术在实际应用中的有效性，研究人员在实际储能舱中开展了锂离子电池单模组过充实验，结果表明，氢气相比于其他气体能够最早被探测到，且探测时间比出现浓烟早639秒，比模组起火早769秒。基于此，研究人员开展了更大规模电池簇过充预警实验，在探测到氢气的同时切断充电电源，没有任何可见烟或明火产生，验证了氢气探测的安全预警效果。鉴于电动汽车火灾事故屡见不鲜，给人们的生命财产安全造成严重危险，急需寻求一种能够快速有效检测锂枝晶的方法，实现对锂离子电池热失控的早期安全预警。该研究成果有望应用于电动汽车和规模化储能电站，防范锂离子电池火灾危险。