自毁电池之“自毁剂”

今天我们所谈的自毁电池，针对的是锂电池热失控方面所做的一些措施和研究。自毁电池的核心就是自毁剂，接下来我们会重点说说自毁剂。

锂电池自毁剂是一种用于锂电池的特殊设计化学物质，它们可以在特定条件下被触发，提前感知热失控的到来，也可以在一定程度上提前与正极活性Li源发生反应，避免大量放热，降低热失控温度。

自毁剂基本分为两大类别：

热敏自毁剂：

热敏自毁剂是一种在高温下会发生热分解反应的化学物质。

当电池受到外部高温或火焰等刺激时，热敏自毁剂会迅速分解，产生气体或化合物，导致电池内部压力急剧增加，这种压力增加可能会导致电池外壳破裂或其他安全机制启动，进而引发电池泄压等一系列安全机制。

电解液自毁剂

电解液自毁剂是一种在特定条件下会发生化学反应的电解质。当电池受到外部刺激或电解液中的特定成分发生变化时，电解液自毁剂可以引发电池内部化学反应，并传导至外部泄压。   

其中热敏自毁剂又可分为 

PTC（正温度系数）热敏自毁剂

PTC热敏自毁剂是一种基于正温度系数效应的材料，通常是一种聚合物。在正常工作温度下，PTC材料的电阻很低，电流可以自由通过。但是当电池发生过热时，PTC材料会迅速升温，导致其电阻急剧增加，从而限制电流通过，减少电池内部的热量产生，达到控制温度和防止过热的目的。PTC热敏自毁剂的作用机理主要是通过调节电阻来控制电池内部温度，防止温度进一步升高。

热膨胀型热敏自毁剂

热膨胀型热敏自毁剂通常包含一种特殊的材料，当电池温度升高时，该材料会发生膨胀，从而产生机械压力。这种机械压力可以被设计成触发其他安全机制，例如切断电池内部电路或释放压力，防止电池爆炸或火灾等严重事故发生。热膨胀型热敏自毁剂的作用机理主要是通过材料的热膨胀效应来触发自毁程序。

化学反应型热敏自毁剂

化学反应型热敏自毁剂包含一种特殊的化学物质，当电池温度升高时，这种化学物质会发生特定的化学反应。这种化学反应可能会产生气体、热量或其他产物，从而增加电池内部压力或引发其他安全机制，防止电池继续升温或发生安全事故。化学反应型热敏自毁剂的作用机理主要是通过化学反应来触发自毁程序。

电解液自毁剂又可分为

化学吸收剂

化学吸收剂是一种能够快速吸收电解液的材料，例如氧化铁、氢氧化铝等。当电池发生泄漏时，这些化学吸收剂会迅速吸收电解液，阻止其继续外泄。这种作用机理可以避免电解液接触到空气或其他物质而引发火灾或爆炸。

聚合物凝胶

聚合物凝胶是一种能够形成凝胶状物质的材料，例如聚丙烯酸钠。当电池发生泄漏时，聚合物凝胶可以迅速凝固，并形成一层保护膜覆盖在泄漏部位，阻止电解液继续外泄。这种作用机理可以有效地防止电解液扩散和减少安全风险。

离子交换树脂

离子交换树脂是一种能够吸附电解液中的离子的材料，例如聚苯乙烯磺酸树脂。当电池发生泄漏时，离子交换树脂可以吸附电解液中的锂离子等有害物质，阻止其继续外泄。

锂电池自毁剂的原理包括以下几个步骤：

自毁剂释放

当电池发生泄漏、损坏或其他异常情况时，自毁剂会被释放到电池内部。

与锂发生反应

自毁剂中的化学物质会与电池中的锂发生化学反应。这种反应通常是一种放热反应，会吸收电池内部的热量，降低温度。

产生稳定产物

自毁剂与锂的反应会生成稳定的产物或化合物，这些产物通常是不易燃烧或爆炸的，能有效控制电池内部的反应，防止火灾或爆炸的发生。   

小结：

总的来说，锂电池自毁剂的原理是在感受到热失控来临之前，利用其与电池中的正极活性锂发生反应，使其最后没有足够的正极活性物质能够与阴极反应，从而降低电池热失控最高温度，并可以通过形成稳定产物来降低热失控的温度和风险。