高能量密度的鋰離子電池價(jià)格昂貴，重要是因?yàn)楫?dāng)電池不斷充電時(shí)，電池材料會(huì)發(fā)生降解，其所釋放的能量會(huì)讓電池溫度升高，使電池著火，出現(xiàn)安全問(wèn)題。在電池不斷充電和再充電過(guò)程中，氧氣會(huì)從電池材料表面釋放出來(lái)。在此過(guò)程中，鋰離子從內(nèi)部到外部的運(yùn)輸通道可能會(huì)被隨氧氣釋放出現(xiàn)的金屬鎳粉塵堵塞。當(dāng)運(yùn)輸通道被堵塞時(shí)，想要進(jìn)出電池內(nèi)外的鋰離子將無(wú)法轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致電池容量快速下降。隨著熱量的新增，電池起火和爆炸的可能性也會(huì)新增。

德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在電池正極表面添加一層經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的氧化物涂層，既可以解決電池過(guò)熱問(wèn)題，也可以將電池容量提高20%至30%，改造后的電池可以耐受更長(zhǎng)的充電時(shí)間。

基于上述熱失控問(wèn)題的新發(fā)現(xiàn)，該研究團(tuán)隊(duì)已開(kāi)始研發(fā)用于電動(dòng)汽車的新型電池正極材料，以解決鋰離子運(yùn)輸通道的堵塞問(wèn)題，同時(shí)與美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室合作，進(jìn)一步研究提高電池正極材料的富鋰容量和電池安全性問(wèn)題。2.1外部管理

1）PTC（正溫度系數(shù)）元件：在鋰離子電池中安裝PTC元件，其綜合考慮了電池內(nèi)部的壓力和溫度，當(dāng)電池因過(guò)充而升溫時(shí)，電池內(nèi)阻迅速提高從而限制電流，使正負(fù)極之間的電壓降為安全電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的自動(dòng)保護(hù)功能。

2）防爆閥：當(dāng)電池由于異常導(dǎo)致內(nèi)壓過(guò)大時(shí)，防爆閥變形，將置于電池內(nèi)部用于連接的引線切斷，停止充電。

3）電子線路：2~4節(jié)的電池組可以預(yù)埋電子線路設(shè)計(jì)鋰離子保護(hù)器，防止過(guò)充及過(guò)放電，從而防止安全事故發(fā)生，延長(zhǎng)電池壽命。

當(dāng)然這些外部控制方法都有一定效果，但這些附加裝置新增了電池的復(fù)雜性和生產(chǎn)成本，也不能徹底解決電池安全性問(wèn)題。因此，有必要建立一種內(nèi)在的安全保護(hù)機(jī)制。

2.2改進(jìn)電解液體系

電解液作為鋰離子電池的血液，電解液的性質(zhì)直接決定了電池的性能，對(duì)電池的容量、工作溫度范圍、循環(huán)性能及安全性能都有重要的用途。目前商用鋰離子電池電解液體系，其應(yīng)用最廣泛的組成是LiPF6、碳酸乙烯酯和線性碳酸酯。前面兩個(gè)是不可或缺的成分，它們的使用也出現(xiàn)了電池性能方面某些局限，同時(shí)電解液中使用了大量低沸點(diǎn)、低閃點(diǎn)的碳酸酯類溶劑，在較低的溫度下即會(huì)閃燃，存在很大的安全隱患。因此，許多研究者嘗試改進(jìn)電解液體系以提高電解液的安全性能。在電池的主體材料（包括電極材料、隔膜材料和電解質(zhì)材料）在短時(shí)間內(nèi)不發(fā)生顛覆性改變的情況下，提高電解液的穩(wěn)定性是增強(qiáng)鋰離子電池安全性的一條重要途徑。

2.2.1功能添加劑

功能添加劑具有用量少、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。即在不新增或基本不新增電池成本、不改變生產(chǎn)工藝的情況下能顯著改善電池的某些宏觀性能。因此，功能添加劑成為當(dāng)今鋰離子電池領(lǐng)域一個(gè)研究熱點(diǎn)，是解決目前鋰離子電池電解液易燃問(wèn)題最有希望的途徑之一。添加劑的基本用途就是阻止電池溫度過(guò)高和將電池電壓限定在可控范圍內(nèi)。因此，添加劑的設(shè)計(jì)也是從溫度和充電電位發(fā)揮用途的角度進(jìn)行考慮的。

阻燃添加劑：阻燃添加劑又可以根據(jù)阻燃元素的不同分為有機(jī)磷系阻燃添加劑、含氮化合物阻燃添加劑、鹵代碳酸酯類阻燃添加劑、硅系阻燃添加劑以及復(fù)合阻燃添加劑５個(gè)重要類別。