锂离子电池热失控新机制：铝箔-正极材料热反应诱发热失控及碳涂层抑制策略

为解决锂离子电池(LIBs)热失控(TR)机制认知不足导致的爆炸隐患，研究人员通过多尺度分析技术发现正极集流体铝(Al)箔与活性材料会形成铝热剂(Thermite)，其反应释放热量可达满电(100% SoC)电池电能的10倍。创新性提出碳涂层Al箔可有效抑制铝热反应，为高安全性电池设计提供新思路。

　　

电池安全已成为制约锂离子电池(LIBs)在电动汽车和储能领域应用的首要瓶颈。尽管学界对热失控(TR)机制已有诸多探讨，但电池爆炸事故仍频发，其核心矛盾在于对TR本质认知存在重大盲区。最新研究采用先进分析技术联用策略，首次揭示LIBs中一个长期被忽视的"隐形杀手"——正极铝(Al)集流体与活性材料间会自发形成铝热剂(Thermite)。这种剧烈的放热反应可释放惊人能量，单次反应热输出相当于满充(100% SoC)电池储存电能的10倍量级，成为引发TR的"能量放大器"。

研究团队创新性提出碳涂层改性方案，通过石墨化碳层物理隔离Al箔与正极材料的直接接触，成功将铝热反应起始温度提升60°C以上。电化学测试表明，改性后的Al集流体在4.5V高电压下仍保持优异稳定性，组装的NCM811电池在针刺测试中热失控触发时间延迟达210%。该发现不仅为LIBs热失控机制图谱补上关键拼图，更开创了通过界面工程调控电池本征安全性的新范式。研究建立的"集流体-活性材料界面反应"理论框架，为开发下一代本质安全电池提供了重要设计准则，对电动汽车和规模储能系统的安全标准制定具有指导意义。