鋰離子電池安全性解決方案

一、鋰離子電池安全性解決方案

針對鋰離子電池在材料、制造和使用過程中的諸多安全隱患，如何對容易產生安全問題的部分進行改進，是鋰離子電池制造商需要解決的問題。

1、提高電解液的安全性

電解液與正、負電極之間均存在很高的反應活性，尤其在高溫下，為了提高電池的安全性，提高電解液的安全性是比較有效的方法之一。通過加入功能添加劑、使用新型鋰鹽以及使用新型溶劑可以有效解決電解液的安全隱患。

根據添加劑功能的不同，主要可以分為以下幾種：安全保護添加劑、成膜添加劑、保護正極添加劑、穩定鋰鹽添加劑、促鋰沉淀添加劑、集流體防腐添加劑、增強浸潤性添加劑等。

為了改善商用鋰鹽的性能，研究者們對其進行了原子取代，得到了許多衍生物，其中采用全氟烷基取代原子得到的化合物具有閃點高、電導率近似、耐水性增強等諸多優點，是一類很有應用前景的鋰鹽化合物。另外，以硼原子為中心原子、與氧配體螯合得到的陰離子鋰鹽，具有很高的熱穩定性。

對于溶劑方面，很多研究者提出了一系列新型的有機溶劑，如羧酸酯、有機醚類有機溶劑。另外，離子液體也有一類安全性高的電解液，但是相對普遍使用的碳酸酯類電解液，離子液體的粘度高個數量級，電導率、離子自擴散系數較低，離實用化還有很多工作要做。

2、提高電極材料的安全性

磷酸鐵鋰以及三元復合材料被認為是成本低廉、“安全性優良”的正極材料，有可能在電動汽車產業中普及應用。對于正極材料，提高其安全性的常見方法為包覆修飾，如用金屬氧化物對正極材料進行表面包覆，可以阻止正極材料與電解液之間的直接接觸，抑制正極物質發生相變，提高其結構穩定性，降低晶格中陽離子的無序性，以降低副反應產熱。

對于負極材料，由于其表面的往往是鋰離子電池中最容易發生熱化學分解并放熱的部分，因此提高SEI膜的熱穩定性是提高負極材料安全性的關鍵方法。通過微弱氧化、金屬和金屬氧化物沉積、聚合物或者碳包覆，可以提高負極材料熱穩定性。

3、改善電池的安全保護設計

除了提高電池材料的安全性，商品鋰離子電池采用的許多安全保護措施，如設置電池安全閥、熱溶保險絲、串聯具有正溫度系數的部件、采用熱封閉隔膜、加載專用保護電路、專用電池管理系統等，也是增強安全性的手段。