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研究人员针对锂金属电池安全性难题开展研究。通过热力学计算和非原位实验，发现锂金属与 LiFePO4在充放电状态下均存在铝热反应风险。这一发现对确保锂金属全固态电池（LiSSBs）安全应用意义重大。
锂金属（Lithium metal）因其高比容量和低电位，常被视作阳极材料的 “圣杯”，这也促使众多科研人员投身于锂金属电池（lithium metal batteries）的开发研究。然而，锂金属的高反应活性带来了循环性能差和安全隐患等棘手问题。而且，锂在相对温和的温度（180°C）下就会熔化，在电池自热初期，熔融的锂可能会流动并与电池其他层接触。
该研究揭示，锂金属阳极与磷酸铁锂（LiFePO4）阴极发生物理接触时，能够引发铝热反应（thermite reaction）。研究人员通过热力学建模和实验验证，深入探究了这一反应的特性。令人惊讶的是，该反应在室温下的惰性环境中就能发生，甚至在没有易燃液体电解质的情况下，也可能导致起火燃烧。这一研究着重强调，绝不能小觑与锂金属相关的安全问题，这些问题值得科研人员给予特别关注。
研究亮点：
- 锂与磷酸铁锂（LFP）之间的铝热反应，在无易燃电解质的情况下也能引发火灾。
- 点火温度取决于接触面积和锂的原生钝化层。
- 过量的锂会增加铝热反应的热量生成，加大锂金属全固态电池（LiSSBs）热失控的风险。
- 反应不完全可能导致长时间燃烧和复燃风险。
研究总结：
这项研究打破了人们对锂金属全固态电池（LiSSBs）及其他无易燃电解质锂金属电池不易燃的认知。通过热力学计算和非原位（ex situ）实验，首次揭示了锂金属与磷酸铁锂（LiFePO4）在充电和放电状态下都存在铝热反应风险。电池中过量的锂金属会加剧反应活性，在充电状态下，最终最高绝热温度可达 2500°C，这一温度足以使锂沸腾。当表面接触不良时，铝热反应在 500°C 就会自发触发；而通过混合增加表面接触面积，在室温下的惰性环境中就能引发反应。尽管该反应动力学较快，但由于锂的钝化作用，反应受传输限制，这就导致了燃烧时间长和复燃风险。鉴于电池失效时锂金属可能与阴极接触，深入了解这些反应对于确保锂金属全固态电池（LiSSBs）的安全应用至关重要。
