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锂离子电池为何会着火

从智能手机、智能手表和所有常见的消费电子产品，到用于电动汽车的大型、高容量电池，锂离子电池的用途可谓十分广泛。尽管对于化学电池技术的发展而言，安全永远是需要保证的最重要因素，但化学电池技术本身固有的短路或热失控以及随之而来的火灾风险却始终存在。

如果维护不当，锂离子电池会带来一些安全风险。锂离子电池的工作原理使其容易燃烧。

大致来说，锂离子电池的工作原理是以化学形式存储能量并通过一系列电化学反应以电子形式释放能量。为了实现这一功能，它的内部由一系列组件构成。负极是由带正电的粒子组成的电极，正极则由带负电的粒子组成。在它们之间放置一种液体电解质溶液，锂离子通过该溶液从正极流向负极。正是锂离子的这种运动在电池内产生了电流。

锂离子电池的另一个重要组件是隔膜。它是一种很薄的有孔膜，用于将正极与负极隔离开来。以这种方式，隔膜允许锂离子在正极和负极之间移动，而不会让两个电极彼此发生物理接触（会导致短路）。

具体来说，锂离子电池内部起火的主要原因之一是分隔正极和负极的隔膜发生损坏。如果该组件发生故障，则会在正极和负极接触时产生短路。发生这种情况时，由一系列有机溶剂组成的电解液容易升温并最终着火。

当锂离子在电极之间移动时，它们会经历所谓的电化学沉积，从而产生锂枝晶。锂枝晶是微小的树状结构，以针状突起的形式“生长”。锂枝晶会对隔膜造成穿孔破坏。

除了隔膜被刺穿和破损，锂离子电池爆炸和起火的另一个主要原因是热失控。在这种现象中，外部的高温会导致电池内部发生放热反应，从而进一步提高其温度。这种导致过热的自我强化循环最终可能导致爆炸。

（节选自《文摘报》2022年08月06日，有删改）

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数字地球

①近来媒体的有关报道引起了人们对“数字地球”这一概念的兴趣，那么究竟什么是数字地球呢？为有效研究和解决有关地球的重大问题，目前世界上许多国家都在积极发展和运用先进的科学技术，如以遥感、地理信息系统、全球定位系统为代表的地球信息技术，以数字的方式获取、处理和应用关于地球自然和人文因素的空间数据。并以此为基础提出解决资源环境问题的科学方案和有力措施，增强对重大自然灾害的快速反应能力。与此同时，信息技术革命席卷全球，使人类对地球空间数据进行处理、分析的技术手段和观念发生了翻天覆地的变化。

②在这种情况下，近年来人们设想有关地球的大量的多分辨率的、三维的、动态的数据按地理坐标集成起来，形成一个数字地球。借助于这个数字地球，人们无论走到哪里，都可以按地理坐标了解地球上任何一处、任何方面的信息。

③数字地球是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识，核心思想有两点：一是用数字化手段统一性处理地球问题；二是最大限度地利用信息资源。

④数字地球由下列体系构成：数据获取与更新系统、数据处理与存储体系、信息提取与分析体系、数据与信息传播体系、数据库体系、网络体系、专用软件体系等。数字地球可以包容80%以上的人类信息资源，是未来信息资源的主体核心，是信息资源高速公路上的“车”和“货”

⑤货币流通专家指出，数字地球这一概念的提出，是第二次世界大战以来，特别是本世纪70年代以来新技术革命的一个自然发展。无论是否提出数字地球的概念，地球信息集成和整体化工作都是当前地球科学和信息技术发展的一个重要趋势。数字地球并非一个孤立的科学项目和技术目标，而是以信息高速公路和国家空间数据基地设施为依托的具有整体性、导向性的战略思想。

【推荐3】阅读下面的文字，完成下面小题。

①一轮满月，皓明如使，人间岁月静好。然而，由于太阳风不停歇地吹向行星际空间，间或伴随着太阳爆发，没有大气层的月球表面远非“静好”，甚至饱受高能粒子辐射的“轰击”。这样的“轰击”会给登月带来哪些影响呢？

②“对于探月，最危险的是高能粒子对设备材料和器件的影响。”山东大学空间科学与物理学院教授史全歧说。高能粒子的轰击会对电子设备和卫星材料造成不同程度的损坏，如导致仪器噪声增加、传感器读数错误、太阳能电池板退化等。围绕月球轨道运行的卫星也可能会被带电粒子影响，并随着时间的推移而累积，导致设备提早“退役”。另外，人类如果较长时间暴露在超过安全标准的辐射剂量下，人体细胞会发生癌变，所以对于在月表作业的航天员来讲，过量的辐射会影响到身体健康，甚至危及生命。

③此前有研究表明，当太阳风质子与月球土壤发生反应时会产生水，因此了解太阳辐射对于月球表面的作用规律，也有助于更好地了解水在月球表面的沉积位置和方式，以供月球作业的日常消耗，并作为航天器燃料的来源。

④当月球公转到远离太阳的一侧时，地球磁场会对其产生一定的保护作用。研究显示，地球磁场在夜晚可以被拉得很长，形成磁尾，从而偏转太阳风中的高能粒子，给月球罩上“保护罩”。也就是说，在月球公转周期的四分之三时间里，太阳风中的质子、电子等会直达月球表面，犹如“暴风骤雨”袭击月表；在剩余的四分之一时间里，月球会进入地球的磁保护伞——磁层中。

⑤此前观测和模拟工作已表明，由于地球磁层的保护，运行在月球轨道上的航天器和在月面上活动的航天员会在满月期间相对安全一些。然而史全岐团队研究发现，事实并非如此，此前认为的“安全期”也可能存在很大的风险。

⑥2012年3月8日，一道行星际激波袭向月球，阿尔忒弥斯月球轨道探测器正在附近运行，它装载的磁强计探测到空间中卫星所在位置的等离子体速度以及磁场的大小和方向，并将数据传回地球。研究人员发现行星际激波通过后，太阳风发生了大幅度转向，导致磁层在月球轨道处产生大幅度的偏转：磁尾就像被风吹拂的“风向袋”一样摇摆。

⑦这样的摇摆导致月球的空间天气“大变脸”；处于满月期间的月球直接暴露于地球磁鞘（被加热和压缩的太阳风）之中。如果此时月表上有探测活动，而宇航员和基地设施没有得到有效保护，即便有着地球磁层的保护，他们仍然有可能被太阳高能粒子袭击。就像在狂风暴雨中，人即使站在伞下，仍然会被雨水淋到。

⑧山东大学史全岐团队与国家空间科学中心副研究员唐斌斌共同合作，通过观测和模拟，对月球空间天气的“变脸”原因进行更细致的探索。“两种不同的全球磁流体模拟结果都表明，月球位置上的磁尾偏转主要受太阳风的控制，时间尺度约为半小时。”史全岐表示，“未来可以通过距离太阳更近的卫星去监测这种偏转。一旦偏转现象发生，就可以马上把信号传递到地面，人们就能经过模型分析，预测它到达月球后会使磁层偏转到什么程度。如果偏转得很厉害，就可以提前几十分钟进行预警，通知关闭月球上的设施敏感仪器，并让宇航员马上躲到掩蔽设施中去。”