锂离子电池安全性解决方案

一、锂离子电池安全性解决方案

针对锂离子电池在材料、制造和使用过程中的诸多安全隐患，如何对容易产生安全问题的部分进行改进，是锂离子电池制造商需要解决的问题。

1、提高电解液的安全性

电解液与正、负电极之间均存在很高的反应活性，尤其在高温下，为了提高电池的安全性，提高电解液的安全性是比较有效的方法之一。通过加入功能添加剂、使用新型锂盐以及使用新型溶剂可以有效解决电解液的安全隐患。

根据添加剂功能的不同，主要可以分为以下几种：安全保护添加剂、成膜添加剂、保护正极添加剂、稳定锂盐添加剂、促锂沉淀添加剂、集流体防腐添加剂、增强浸润性添加剂等。

为了改善商用锂盐的性能，研究者们对其进行了原子取代，得到了许多衍生物，其中采用全氟烷基取代原子得到的化合物具有闪点高、电导率近似、耐水性增强等诸多优点，是一类很有应用前景的锂盐化合物。另外，以硼原子为中心原子、与氧配体螯合得到的阴离子锂盐，具有很高的热稳定性。

对于溶剂方面，很多研究者提出了一系列新型的有机溶剂，如羧酸酯、有机醚类有机溶剂。另外，离子液体也有一类安全性高的电解液，但是相对普遍使用的碳酸酯类电解液，离子液体的粘度高个数量级，电导率、离子自扩散系数较低，离实用化还有很多工作要做。

2、提高电极材料的安全性

磷酸铁锂以及三元复合材料被认为是成本低廉、“安全性优良”的正极材料，有可能在电动汽车产业中普及应用。对于正极材料，提高其安全性的常见方法为包覆修饰，如用金属氧化物对正极材料进行表面包覆，可以阻止正极材料与电解液之间的直接接触，抑制正极物质发生相变，提高其结构稳定性，降低晶格中阳离子的无序性，以降低副反应产热。

对于负极材料，由于其表面的往往是锂离子电池中最容易发生热化学分解并放热的部分，因此提高SEI膜的热稳定性是提高负极材料安全性的关键方法。通过微弱氧化、金属和金属氧化物沉积、聚合物或者碳包覆，可以提高负极材料热稳定性。

3、改善电池的安全保护设计

除了提高电池材料的安全性，商品锂离子电池采用的许多安全保护措施，如设置电池安全阀、热溶保险丝、串联具有正温度系数的部件、采用热封闭隔膜、加载专用保护电路、专用电池管理系统等，也是增强安全性的手段。