近年来，电动汽车自燃、手机电池及充电宝爆炸等事件频发，这些安全隐患的背后，都指向锂电池热失控这一关键问题。当锂电池内部温度异常升高，就可能引发一系列连锁反应，最终导致起火甚至爆炸。如何让高能量密度的锂电池更安全，成为科学家们亟待攻克的难题。
近日，中国科学院化学研究所的研究团队带来好消息：他们研发出一种“智能气体管理”技术，如同给电池配备了内置“灭火器”，能在危险萌芽阶段主动出击，将火灾扼杀在摇篮中。这一研究成果受到国际科技媒体《新科学家》（New Scientist）的专题报道，引发全球科学界高度关注。
要理解这项技术的创新之处，需先了解锂电池“发火”的原理。锂金属电池能量密度高，可达500 Wh/kg以上，是电动汽车和储能电站的理想选择，但安全挑战严峻。当电池温度升至200摄氏度时，正极材料分解并释放氧气，金属锂负极与电解液反应，产生氢气、甲烷等可燃气体。在电池这个密闭空间里，氧气与可燃气体相遇，极易引发剧烈反应，导致热失控甚至爆炸。气体积聚会使电池内部压力急剧升高，外壳破裂后，内部高温气体与空气接触，同样会剧烈燃烧，温度可超1000摄氏度。
面对这一挑战，中国科学院化学研究所的白春礼院士、郭玉国研究员和张莹副研究员团队，提出在电池正极内部构建“阻燃界面”（FRI）的解决方案。该设计的精妙之处在于其“智能响应”机制。研究人员在正极材料中加入特殊含磷聚合物，正常状态下，它安静存在于正极中，不影响电池工作。但当电池温度升至100摄氏度（热失控早期阶段），聚合物自动分解，释放含磷自由基。
这些自由基如同“消防员”，迅速发挥作用：它们能“捕获”电解液热分解产生的活性基团（如H·、CH·等），阻止可燃气体生成；同时抑制正极释放氧气，切断“助燃剂”供应。实验数据显示，采用该技术后，锂电池在极端情况下可燃气体生成量减少63%，氧气释放量降低49%，相当于同时关闭了“燃料阀”和“氧气阀”，让爆炸失去必要条件。
研究团队制作了0.6 Ah的锂金属软包电池进行测试，结果令人惊喜。在热滥用测试中，普通电池热失控峰值温度高达1038摄氏度，升温速率达每分钟4万摄氏度，这种爆炸式温升会瞬间引发灾难性后果。而采用新技术的电池，热失控峰值温度仅为220摄氏度，升温速率降低40000倍，且未发生爆炸，仅轻微鼓胀，为应急措施争取了时间。
气体分析结果同样出色。普通电池产生的气体中，可燃气体占比达62%，而新技术电池中这一比例降至19%，相对安全的二氧化碳占比从38%提升到61%，大大降低了爆炸风险。
这项技术的“智能”特性尤为突出。它并非简单添加阻燃剂，而是构建了一个能主动响应温度变化的防护系统。电池正常工作时，阻燃聚合物不影响性能；只有检测到异常升温，才会“苏醒”并采取行动。这种“按需激活”的特性，既保证了安全性，又未牺牲电池的电化学性能。实验证明，采用新技术的电池在200次循环后仍能保持80%的容量，循环稳定性良好。
该技术不仅提升了锂金属电池的安全性，还适用于其他类型电池系统，如锂硫电池，且效果良好。更重要的是，它与现有电池生产工艺高度兼容。制造商只需在正极浆料中加入特定前驱体，经紫外光固化即可形成阻燃界面，无需大规模改造生产线，降低了技术推广门槛。
在钉刺测试中，采用新技术的电池表面温度维持在32摄氏度以下；过充测试中，即使充电到4.8 V，电池也未出现明显温度上升。这些极端条件下的优异表现，充分证明了技术的可靠性。
传统的电池安全策略多为“被动防护”，如通过外部保护电路、冷却系统等应对危险。而这项新技术实现了从“被动”到“主动”的转变，让电池具备自我保护能力。其智能气体管理策略的核心在于：源头控制，减少危险气体产生；成分调控，改变气体组成，降低可燃性；压力缓解，避免气体积聚导致机械破裂，构建了立体的安全防护网络。
这项研究体现了科学研究的智慧：与其在电池起火后灭火，不如从根本上防止起火。同时，它也展示了跨学科合作的重要性，融合了材料科学、电化学、热力学等多个领域的知识，是典型的交叉创新成果。
