01 背景介紹
氣候變化是由化石燃料燃燒產生的二氧化碳排放增加所驅動的，是人類面臨的一個緊迫問題。與工業化前(1850-1900)的平均溫度相比，全球氣溫上升了約1.36℃，這凸顯了應對這一挑戰的重要性。這使得全球一致認為有必要向低碳經濟轉型，以減輕氣候變化的影響。包括核能、太陽能、風能、地熱能和生物能在內的替代能源已被確定為可行的解決方案，但它們目前的貢獻僅占全球能源收集總量的15%左右。此外，這些能源的地理限制、安全問題和季節性波動限制了它們的可靠性。一些可再生能源，如太陽能和風能的間歇性，需要開發高效的能源儲存系統。
為了更好地利用這些替代能源，儲能技術至關重要。電化學儲能，特別是二次電池，在過去十年中越來越受歡迎。在各種二次電池中，鋰離子電池(lithium-ion batteries, LIBs)因其高能量密度和高比能而廣泛應用于商業應用。然而，與LIBs相關的安全問題，如可能的火災危險，通常是由大容量動力電池以熱失控(TR)的形式失效引起的。TR是一種自加速反應，當電池過度充電、短路或物理損壞時可能發生。目前的文獻往往缺乏對lib中TR的全面分析，關注的是孤立的成分，而不是整個系統。這篇綜述通過系統地探索各種LIB材料的TR機制來解決這一差距，突出了最近的進展，并指導未來研究更安全的儲能解決方案。了解TR機制不僅對提高現有鋰離子電池的安全性至關重要，而且對開發具有更高能量密度的下一代電池也至關重要。
02 成果掠影
近日，倫敦大學Aidin Panahi團隊針對LIB的熱失控現象研究取得最新進展。該綜述提供了對鋰電池中TR機制的全面理解，該機制因電池材料的不同而有很大差異。在實驗室環境下，對lib的組成材料、引發TR的原因以及TR的機制進行了廣泛的研究。然而，進一步研究以充分了解和減輕TR是必要的，因為它是一個高度復雜的過程，很容易受到外部條件和內部反應的影響。對于由不同材料組成的lib, TR的過程和機制表現出顯著差異。因此，本文強調需要對各種電池進行研究，以全面了解TR機制。本文綜述的重點在于闡明不同的TR機制、預防方法，并重點介紹旨在提高lib安全性的最新研究進展。最后，本文總結了對LIB安全性的未來研究和開發的建議，強調需要對TR機制和LIB安全性有更一致的看法。研究成果以“Thermal runaway process in lithium-ion batteries: A review ”為題發表在《Next Energy 》期刊。
03 圖文導讀
圖1 引起熱失控的因素
圖2 LIB的基本工作機制
圖3 簡化熱失控機制
圖4 三個層面的預防戰略
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