懸浮滑板是一種有趣的自平衡滑板車，卻會在使用中起火。有些大學和特種公司因此禁止使用或攜帶它們。至于起火的元兇就是鋰離子電池。這類電池應用廣泛，尤其是消費類電子產品，還曾導致電動汽車和運輸機起火。由于鋰離子電池存在過熱的風險，美國政府已經大量召回了這類電池。

現在，斯坦福大學的研究人員或許有了解決方法。他們在最近一期的《自然》雜志上發表研究成果，一種會在過熱前自動關閉并在溫度下降后迅速重啟的鋰離子電池。合著的著名華裔化學家鮑哲楠指出，這種電池大規模生產的可能性非常之高，它大部分材料都是便宜的塑料和鎳，并且電池重啟后不會降低效率。

與此同時，全球各地的研究人員都在競相研發更優秀更便宜的電池，因為其市場需求正在不斷新增。由于新的聯合國氣候協議敦促各國改變對化石能源的依賴，更多通過電池驅動的電動汽車正在進入市場，還有更多的太陽能和風能發電設施要電池來儲存電力以備天氣不好的日子所需。

所以，全球科學家們研制出了性能各異的電池。比如最近，一個來自勞倫斯伯克利國家實驗室的團隊稱，他們正在研究用新的方法來制造電池陰極以提升性能，陰極是電池的關鍵組成部分。由于鋰離子電池存在起火隱患，有些研究旨在降低電池起火的風險。去年，一個哈佛大學團隊首次發明了一種不易燃的流體電池，這種電池能在外部儲液罐中儲存電網級別的電能。而麻省理工學院的研究人員發表論文稱，用固體替代液體來作為電解液，以提高鋰離子電池的安全性。

有些研究者則在考慮將阻燃劑添加進電解液中，攜帶帶電粒子的電解液位于電池兩極之間。去年，斯坦福工程師崔屹制造出一種智能電池，能在變得太熱之前預警。而本次研究的另一合著者崔屹則表示：可是很遺憾，這些技術都是不可逆的，因此電池在過熱后會失效。

為了解決這個重大問題，他和同事將目光轉向納米技術。鮑哲楠最近發明了一種用于監測人體體溫的可穿戴式傳感器，這讓崔屹大受啟發。將傳感器嵌入鎳微粒材料，形成表面突出的金屬微粒。

傳統鋰離子電池的危險性

高效能鋰離子電池是消費電子產品、電動汽車和電網能源儲備上最要的。然而，鋰離子電池的能量密度、電力密度和周期數在過去20年中都得到了巨大的提升，電池安全卻依然存在著重要的隱患。而當電池遭遇極端狀況，電池的高比能量密度能夠提升其積極反應能力。

傳統的鋰離子電池（LIBS）是由易燃的有機電解質和電極材料（通常為金屬氧化物）所組成，它們可以在熔點130℃-160℃下由多孔聚烯烴分離器分開。這樣的電池要在高電壓下工作，超越了熱力學穩定性。而大量的熱力聚集會導致短路或過度充電，電池隔板被融化，造成電池兩級和電解質的放熱反應，進而形成毀滅性的熱失控。

安全電池的設計與特性

實驗中，研究人員將聚合物薄膜與一個電極連接起來，這樣電流可以通過它。為了導電，那些凸起鎳顆粒要彼此接觸。但在熱膨脹過程中，聚合物薄膜被拉伸，這些鎳顆粒就會相互分開，這使得薄膜不再導電，電流就不會通過電池。

然后，研究人員把電池加熱到70攝氏度以上后，聚合物薄膜迅速膨脹，鎳顆粒相互分開，電池不再工作。但是當電池溫度回落到70攝氏度以下，聚合物薄膜收縮，鎳顆粒回到相互接觸狀態，電池開始繼續出現電流。他們甚至可以把溫度調高或降低，這取決于嵌入了多少鎳顆粒以及選擇哪種的聚合物材料。

溫敏性

鮑哲楠團隊的研究相較于之前的轉換設備，關于溫度改變的敏感性高出103-104倍。溫敏性聚合物切換物（TRPS）快速且可逆的從內部融進電極中阻止熱失控現象。研究者將TRPS涂層加入至少一層的集電器中，形成混合集電器。并且依據改良后的量子穿隧效應，由具有較高熱膨脹系數的、帶有石墨烯涂層的納米鎳粒子作為填充物和聚合物（比如半結晶聚合物）。這一設計的巧妙之處在于TRPS薄膜的傳輸價值，研究人員能夠通過調整它的組成結構，滿足電池所需的溫度。

導電優勢

這個組合的聚合物薄膜能夠在室溫條件下達到的高導電率。最重要的是，當達到轉折溫度時，導電率能夠在1秒之內降低7－8個數量級，在室溫下自然恢復工作。帶有自動調節材料的電池裝置，能夠在異常狀態下快速熄滅，比如過熱和短路，在不減損性能或熱失控的狀況下重新正常的運轉。在實際的電池模塊中，TRPS薄膜也能用于監測電池內部的溫度，并使外部控制系統進行更深層的電池保護。一旦進行干預，降至正常溫度，電池內部的電阻就會恢復到較小值，而電池能夠再一次正常運作。

美國阿貢國家實驗室能源儲存聯合研究中心主任表示：這項研究意義重大，鋰離子電池的安全性是電動交通和電網的當務之急，哪怕是概率很小的失控起火都會造成重大影響。

同時，Crabtree也表示：盡管斯坦福團隊的新奇概念令人印象深刻并且頗有前途，但仍需在更大型的電池系統上經過大量充放電周期的測試才能確保不會發生意外問題。鋰離子電池因為沒有料到的組件副反應而名聲不佳，而嵌有石墨烯涂層鎳微粒的聚合物薄膜就是一種全新的電池組件。

盡管更安全的電池即將出爐，但公司家們也正在積極采用其他措施來防止電池起火。在少數特斯拉電動汽車的電池因為碰撞而損毀，并導致車輛起火后，公司聯合創始人埃隆馬斯克宣布，將會為系列新增鈦合金底盤。