锂离子电池的安全性问题

锂离子电池具有能量密度大、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，已被广泛应用于微电子领域，同时，在电动车、军事、空间技术等领域也有着广阔的应用前景[1-2]。然而，锂离子电池在给人类造福的同时，也带来了一些安全隐患。近年来，锂离子电池安全事故时有发生，如2006年苹果、联想笔记本电脑因电池安全性问题被召回，2008年本田混合电动车发生起火事件，2011年上海825路纯电动公交车因电池过热起火自燃……这些事件使得锂离子电池安全性问题受到越来越多的重视，因此，有效地解决锂离子电池的安全性问题已势在必行。

锂离子电池产生安全性问题可归结为2大方面的原因：一是锂离子电池自身特点决定的；二是由于突发事件或电池应用不当造成的。锂离子电池内部存在着一系列潜在的放热反应，这是诱发锂离子电池安全问题的根源。

1.锂离子电池的自身原因

锂离子电池自身特点是决定其安全性的根本因素：

①由于能量密度很高，锂离子电池很容易由于热失控导致不安全行为发生；

②锂离子电池在过充时，由于正极材料脱锂，结构发生变化，使其具有强氧化能力；或者正极材料直接放出氧，使电解液中的溶剂发生强烈氧化；负极表面固体电解质界面（SEI）膜的分解，负极析出的金属锂与电解液的反应，这些过程放出的热量如果积累可能会引发热失控；

③锂离子电池电解液大多为有机溶剂，主要成分为碳酸酯类，闪、沸点都很低，在4.6V左右易被氧化，若出现泄漏等情况，容易引起电池着火，甚至燃烧和爆炸等；

④锂离子电池中粘结剂的晶化、铜枝晶的形成以及活性物质剥落等均易造成电池内部短路，带来安全隐患。

2.突发事件或滥用原因

在一些突发事件如电池过充电、针刺穿透、挤压，以及高温环境等情况下，电极和有机电解液容易发生化学反应，如SEI膜的分解、有机电解液的氧化、还原，正极的分解，正极分解产生的氧气进一步与有机电解液反应等。这些反应产生的大量热量如果不能及时散失到周围环境中，必将导致热失控的产生，终导致电池的燃烧和爆炸等。