在新能源汽車領(lǐng)域，鋰電池動力電池由于具備相對較高的能量密度、輸出功率等特點得到越來越廣泛的應(yīng)用。但鋰離子動力電池的性能及壽命會隨著不斷地使用而衰減，更重要的是在不同的使用環(huán)境下會有不同的狀況。比如在寒冷低溫下容易出現(xiàn)比容量低、衰減嚴(yán)重等現(xiàn)象，高溫下存在熱失控導(dǎo)致自燃自爆的隱患。

這些潛在的安全隱患造成新能源汽車消費者的信心不足。因此對鋰離子動力電池安全性進(jìn)行重視并進(jìn)行研究改進(jìn)是十分必要的，有助于降低電池的安全隱患和發(fā)生事故的頻率，減少或避免動力電池出現(xiàn)安全問題時造成的危害。

簡單來說，鋰離子動力電池主要由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、電池外殼等構(gòu)成。若按正極材料來分，主要分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鎳鈷錳酸鋰三元材料等。按電芯的結(jié)構(gòu)形狀來分，主要分為圓柱和方形以及軟包這三種。

不同材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計的電池優(yōu)缺點都十分明顯，因此鋰離子動力電池安全與電池材料性質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計有密切的關(guān)系，另外與電池制備技術(shù)和使用環(huán)境緊密相關(guān)。從鋰離子動力電池的生產(chǎn)到最后的應(yīng)用來看，影響鋰離子動力電池安全性的因素貫穿在電芯的材料選擇和設(shè)計生產(chǎn)、模組的集成和使用環(huán)境整個過程中。

（1）電芯材料選擇和評估

電芯的性質(zhì)和安全在很大程度上由電芯材料的選用決定，如果在選用電芯材料時沒有對原材料進(jìn)行深入的評估，必然會在第一階段就造成電芯安全性的不足。

電池的比容量和比能量主要由正極材料決定，更重要的是其安全性受正極材料的本征電極電勢影響，比如磷酸鐵鋰和三元的安全性差異。因此需要通過對電芯材料種類進(jìn)行選擇和元素?fù)诫s來改善，盡量選擇電位和電解液電化學(xué)窗口相匹配的、反應(yīng)放熱較少的材料，用以提高電芯安全性。

負(fù)極活性材料對安全性能的影響主要來自于鋰枝晶的生長和電解液的反應(yīng)。在快充的過程中，一旦鋰離子通過SEI膜的速度比鋰沉積在負(fù)極上的速度慢，鋰的枝晶會隨著充放電循環(huán)而不斷生長，可能導(dǎo)致內(nèi)部短路而造成電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)以致熱失控。因此通過改善SEI膜的熱穩(wěn)定性可以提高電芯的安全性。

電解液通常使用的溶劑為有機碳酸酯類化合物，它們化學(xué)性能活潑且極易燃燒。正極材料處于充電態(tài)時為強氧化性，而處于強氧化性狀態(tài)下的正極材料穩(wěn)定性一般較差，很容易釋放出氧氣，而碳酸酯極易與氧氣反應(yīng)，放出大量的熱和氣體。一旦出現(xiàn)熱失控后產(chǎn)生熱量會進(jìn)一步加速正極的分解，產(chǎn)生更多的氧氣，促進(jìn)更多放熱反應(yīng)的進(jìn)行。

電池隔膜

隔膜的主要作用是將電池的正、負(fù)極分隔開，起到關(guān)閉和阻斷通道的功能，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。一旦隔膜出現(xiàn)破裂等情況將會造成正負(fù)極接觸短路導(dǎo)致熱失控，因此對隔膜的機械強度、孔隙率、厚度均一性和耐溫提出了很高的要求。