鋰電池起火的原因在于電池快速循環(huán)或充放電，以及電池內(nèi)積聚的高溫。上述情況會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部的陰極（大多數(shù)情況下，陰極都是含有鋰的氧化物，通常是鋰鈷氧化物）分解并釋放氧氣。而電解質(zhì)在高溫下會(huì)分解釋放出易燃品，如果氧氣與此類(lèi)易燃品相結(jié)合，就會(huì)發(fā)生自燃。

伊利諾伊大學(xué)芝加哥工程學(xué)院機(jī)械和工業(yè)工程副教授兼該論文的通訊作者RezaShahbazian-Yassar表示：“我們認(rèn)為，如果有一種方法，可以防止陰極釋放的氧氣與電池內(nèi)其他易燃品相結(jié)合，我們就可以降低起火的可能性。”

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，石墨烯材料就是完美的解決方案，石墨烯是一種具有獨(dú)特性質(zhì)的超薄碳原子層。Shahbazian-Yassar與他的同事以前曾使用過(guò)石墨烯調(diào)節(jié)鋰金屬電池電極上積聚的鋰。

Shahbazian-Yassar與他的同事都知道，氧原子無(wú)法從石墨烯片中滲出。此外，石墨烯還具有強(qiáng)度高、柔韌性好、可導(dǎo)電等優(yōu)點(diǎn)。他們認(rèn)為，如果用石墨烯將鋰電池的鈷酸鋰陰極小顆粒包裹起來(lái)，就可能阻止氧氣逸出。

首先，研究人員用化學(xué)方法改變了石墨烯，使其具有導(dǎo)電性。接下來(lái)，他們將鈷酸鋰陰極電極的微小顆粒包裹在導(dǎo)電的石墨烯中。當(dāng)研究人員使用電子顯微鏡，觀察被石墨烯包裹的鈷酸鋰顆粒時(shí)發(fā)現(xiàn)，與未包裹石墨烯的顆粒相比，在高溫下，釋放的氧氣明顯減少。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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接下來(lái)，研究人員將被石墨烯包裹的顆粒與粘合材料相結(jié)合，形成了一個(gè)陰極，集成至鋰金屬電池中。當(dāng)研究人員測(cè)量電池循環(huán)過(guò)程中氧氣釋放情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使在非常高的電壓下，也幾乎沒(méi)有氧氣從陰極中逸出。即使在200次充放電循環(huán)之后，鋰金屬電池的表現(xiàn)仍然很好。

Sharifi-Asl表示：“與傳統(tǒng)的鋰金屬電池相比，陰極包裹了石墨烯的電池在快速循環(huán)后僅損失了約14%的容量，而在相同條件下，傳統(tǒng)鋰金屬電池的性能下降了約45%”。

Shahbazian-Yassar表示：“石墨烯是阻止氧氣進(jìn)入電解質(zhì)的理想材料。該材料不透氧、可導(dǎo)電、具柔韌性，強(qiáng)度高，能夠承受電池內(nèi)部條件。而且其只有幾納米厚，因此不會(huì)額外增加電池的質(zhì)量。我們的研究表明，在陰極中使用石墨烯可減少氧氣的釋放，可能是將電池起火風(fēng)險(xiǎn)顯著降低的一種方法，而此類(lèi)電池為手機(jī)和汽車(chē)提供動(dòng)力”。由于負(fù)極比容量比正極高得多，所以提升電池容量主要依靠改善負(fù)極組成。當(dāng)前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料為石墨，其作為新能源汽車(chē)用動(dòng)力電池，存在以下問(wèn)題：（1）續(xù)航里程短，當(dāng)前主流純電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程在300km以?xún)?nèi)；（2）充電時(shí)間長(zhǎng)，即使使用最先進(jìn)的充電技術(shù)，充電時(shí)間也往往在30min以上；（3）能量密度低，主要集中在150W·h/kg左右，即使采用高鎳三元正極，也只能做到220W·h/kg。基于此，我國(guó)“十三五”新能源汽車(chē)試點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的共性關(guān)鍵技術(shù)類(lèi)研究項(xiàng)目“高比能量鋰離子電池技術(shù)”提出：到2020年，電池單體能量密度≥300W·h/kg，循環(huán)壽命≥1500次，成本≤0.8元/（W·h），安全性能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。