荟萃分析为降低和毒性风险提高电池安全性铺平了道路

锂离子电池可能存在重大危险，而安全性的概念是基于狭隘的标准。谢菲尔德研究人员在《能源存储杂志》上发表的一项关于热失控气体排放的荟萃分析加深了人们的理解，并强调了对风险进行更广泛分析的必要性。

由索尔·布朗教授领导的化学与生物工程系团队对 60 篇论文进行了详细的荟萃分析，以便进一步了解锂离子电池在热失控(过热)过程中释放的气体。

审查的主要目的是了解不同的电池特性(例如电池设计和充电方式)如何影响释放的气体的数量和类型，并了解他们是否能够发现哪种类型的电池在和方面的危险性最小。

过程与能源系统教授索尔·布朗表示：“随着电动汽车销量和产量的增加，人们担心我们对其发生故障和起火时所带来的危险缺乏充分的认识。

“与汽油和柴油不同，后者已经得到大量研究，而锂离子电池的研究相对较少。这限制了我们在发生时有效处理的能力。为了弥补这一差距，我们进行的荟萃分析强调了一些关键发现，并为进一步研究以提高未来电池安全性提出了建议。”

锂离子电池一旦被滥用，就会过热并起火。此外，在此过程中还会释放出可能的气体，并有可能造成严重伤害。此外，释放的一些气体(如一氧化碳和氟化氢)是有毒的，存在毒性危害。

然而，除了这些广泛的特征之外，对热跑道事件期间气体排放的研究结果尚不清楚，需要相互比较。

所审查的大多数论文都集中于磷酸锂离子 (LFP) 和锂镍锰钴氧化物 (NMC) 电池——这两种电池都常用于电动汽车。

主要发现：

随着电池容量的增大，电池释放的气体总量也会增加，但产生的具体气体不会改变。

电池的形状很重要——方形电池比软袋电池释放更多的气体，而圆柱形电池释放的气体最少。

NMC 电池释放的气体比 LFP 多，但 LFP 电池的毒性明显更大

电池电量会影响毒性——对于 NMC 电池，从 0% 到 100% 的电量，污染量会增加一倍，而对于 LFP 电池，污染量则会减半。

LFP 电池产生更多的氢气，而 NMC 电池产生更多的一氧化碳。研究人员研究了所谓的“可燃下限 (LFL)”来确定气体着火的可能性。LFL 越低，气体越容易点燃。在惰性气体中，LFP 的 LFL 水平为 6.2%，NMC 为 7.9%，因此 LFP 电池的可燃性危险性更大。

本文的研究旨在成为电池界的重要资源，帮助评估锂离子电池热失控、和毒性危害的风险。

该论文提出了多项建议，以便能够显著改进研究，进一步加深对锂离子废气的了解，其中包括：

更多关于电极材料组成和 NMC 电池内电解质成分的报道。这将帮助我们更好地了解它们是否以及如何影响释放的气体。

为了更准确地比较高能量 LFP 和 NMC 电池，应该对更广泛的 LFP 袋式电池和方形电池(10-100 Ah)进行更多测试。

测试更大的电池系统——当前的研究主要集中于单个电池单元，但在实际应用中，多个电池单元连接在一起，因此了解危险如何随电池尺寸的变化会很有帮助。

测量不同充电水平下释放的气体——到目前为止，研究仅针对充满电的电池。了解不同充电水平下气体的毒性和可燃性如何变化将很有用，尤其是在电池过度充电时

未来的实验应该记录以蒸汽形式喷出的电解质的数量和类型，因为这将有助于评估额外的风险。

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