次充放電過程中會與導電劑LiPF6 發(fā)生反應，生成HF；而水和HF 又會和SEI 膜的主要成分ROCO2Li 和Li2CO3 反應，從而破壞SEI 膜的穩(wěn)定性，降低電池的安全性能[21]。鋰離子電池的安全性能和循環(huán)過程中負極材料石墨與電解液作用形成SEI 膜的性能有很大關系，良好的SEI 膜能降低鋰離子電池的不可逆容量,改善循環(huán)性能,增加嵌鋰穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在一定程度上有利于降低鋰離子電池的安全隱患。而SEI 膜的組成中50%來自于導電劑中陰離子的分解，因此導電劑的選擇對電池的安全性能至關重要。目前常用的導電劑主要有LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6 等。表2 列出幾種常用導電劑的優(yōu)缺點[22,23]。目前，商業(yè)化的鋰離子電池多采用LiPF6 為導電劑，但是從表2 可以看出，LiPF6 也存在著安全隱患，所以目前急需尋找一種安全性能更好的導電劑代替LiPF6。Li(C4F9SO2)和(CF3SO2)N 是目前認為比較好的有機陰離子導電劑[24]，其具有較好的電化學穩(wěn)定性和較高的電導率，且在較高的電位下不腐蝕鋁集流體。電解液添加劑是目前公認的提高鋰離子電池安全性的有效手段，通過添加不同的添加劑，可以起到改善SEI 膜性能，保護正極活性物質，穩(wěn)定LiPF6，提高過充安全性以及阻燃等作用[25]。表3 列出幾種常見添
加劑。
1.4 隔膜
隔膜在電池中主要有兩個作用：其一是隔離正負極防止短路；其二是作為安全裝置智能的切斷電流。作為動力鋰離子電池的隔膜除了具備一般鋰離子電池的特性外，還要求有高的孔隙率（＞45%），高安全性
表2 常見導電劑的優(yōu)缺點[22,23]
和高的熱穩(wěn)定性。隔膜的安全性和熱穩(wěn)定性是由隔膜本身的性質決定的，主要取決于其遮斷溫度和破裂溫度兩個值。隔膜的遮斷溫度是指在一定溫度下多孔結構的隔膜發(fā)生熔化導致微孔結構關閉，內阻迅速增加而阻斷電流通過時的溫度。遮斷溫度過低，即隔膜關閉的起點太低，會影響電池性能的正常發(fā)揮；遮斷溫度過高，則不能及時抑制電池迅速產熱的危險。隔膜的破裂溫度高于遮斷溫度，此時膜發(fā)生破壞、熔化，導致正負極直接接觸。從電池安全性角度考慮，膜的遮斷溫度應該有一個較寬的范圍，此時隔膜不會破壞。因此選擇合適的隔膜材料，確定合適的遮斷溫度和破裂溫度是電池設計的一個重要課題。用于動力鋰離子電池的隔膜材料主要有單層的PE 和PP 膜及復合的PP-PE-PP 膜，它們的遮斷溫度和破裂溫度列于表4。PP-PE-PP 復合膜利用低熔點的PE在溫度較低的條件下起到閉孔的作用，而PP 又能保持隔膜的形狀和機械強度防止正負極接觸，其安全性比只用單層膜要好。復合多層隔膜已經成為目前研究開發(fā)的熱點[26]。
2 制造工藝對鋰離子電池安全性能的影響
鋰離子電池的制造工藝可分為圓柱式和疊片式，表4 隔膜材料遮斷溫度、膜破裂溫度[27]
Table 4 Shut down temperature and melting point of
polyolefin membrane
Membranes Shut down temperature/℃ Melting point/℃
PE 130~133 139
PP 156~163 162
PP-PE-PP 134~135 165
無論是什么結構的鋰離子電池，電極制造、電池裝配等制造過程都會影響電池的安全性能。鋰離子電池的制造工藝包括：正極和負極混料、涂布、輥壓、裁片、焊接極耳、卷繞或層疊、注液、封口、化成等。其中每一道工序都會影響電池的安全性能。其中起主要作用的有以下3 個方面[28]：
（1）正負極容量配比
正負極活性物質的配比關系到電池的使用壽命和安全性能，尤其是過充電性能。正極容量過大將會出現(xiàn)金屬鋰在負極表面沉積，負極容量過大會導致電池的容量損失。為了確保電池的安全性，一般原則是考慮正負極的循環(huán)特性和過充時負極接受鋰的能力，而給出一定的設計冗余。
（2）漿料均勻度控制
漿料的均勻度決定了活性物質在電極上分布的均勻性，從而影響電池的安全性。制漿時間過短，漿料不均勻，電池充放電時會出現(xiàn)負極材料膨脹與收縮比較大的變化，可能出現(xiàn)金屬鋰的析出；而時間過長，漿料過細會導致電池內阻過大。
（3）涂布質量控制
溫度和時間是影響涂布質量的因素。加熱溫度過低或烘干時間不足會使溶劑殘留，粘結劑部分溶解，造成一部分活性物質容易剝離；溫度過高可能造成粘結劑結晶化，活性物質脫落形成電池內短路。另外，涂布的厚度和均一性會影響鋰離子在活性物質中的嵌入和脫出。負極膜較厚，不均一，因充電過程中各處
極化大小不同，有可能發(fā)生金屬鋰在負極表面局部沉
積的情況。
3 動力鋰離子電池組的安全性能
鋰離子電池在單個使用時，配合防過充、過放、過流裝置，安全性可以得到保證。但是對于組合使用的動力鋰離子電池的情況變得比較復雜。組合使用比單個使用更容易發(fā)生過充和過放現(xiàn)象，且不易發(fā)現(xiàn)。電池組中各單體電池之間存在不一致性，連續(xù)的充放電循環(huán)導致的差異，將使某些單體電池的容量加速衰減，串聯(lián)電池組的容量由單體電池的最小容量決定，因此這些差異將使電池組的使用壽命縮短[29,30]。造成這種不平衡的主要原因有：在電池制作過程中，由于工藝等原因，同批次電池的容量、內阻等存在差異；電池自放電率不同，長時間的積累，造成電池容量的差異；電池在使用過程中，使用環(huán)境如溫度、電路板的差異，導致電池容量的不平衡。為減小這種不均衡對鋰離子電池組的影響，在電池組的充放電過程中，要使用均衡電路[31-33]。目前，鋰離子電池組均衡控制的方法，根據均衡過程中電路對能量的消耗情況，可分為能量耗散型和能量非耗散型兩大類。能量耗散型是通過給電池組中每只單體電池并聯(lián)一個電阻進行放電分流，從而實現(xiàn)均衡。這種電路結構簡單，只有容量高的單體電池的能量消耗，存在能量浪費和熱管理的問題。能量非耗散型電路的耗能比能量耗散型要小，但電路結構相對復雜，可分為能量轉換式均衡和能量轉移式均衡兩種。現(xiàn)有的鋰離子電池的均衡方案中，基本上是以電池組的電壓來判斷電池的容量，是一種電壓均衡的方式，電壓檢測的準確性和精度及漏電流的大小，直接影響電池組的一致性。
4 結 語
近年來，鋰離子電池在便攜式電子產品和通訊工具中得到了廣泛的應用，并且被逐步應用到動力型電源領域。鋰動力電池目前最熱門的應用是電動汽車，許多世界著名汽車廠商都致力于開發(fā)純電動汽車及混合動力汽車，而大部分采用的是鋰動力電池。特別是我國“863”新能源汽車重大專項的實施，更是把我國的鋰動力電池行業(yè)推向了行業(yè)前沿，為鋰動力電池展開了廣闊的市場前景。按照我國新能源汽車的發(fā)展目標，到2012 年，國內的新能源汽車年產將達到100萬輛以上。目前，鋰動力電池的使用還存在一定得問題，動力型鋰離子電池的質量和體積非常大，放電狀況復雜，散熱條件及充放電制度控制也非?？量?。但相信隨著一系列長壽命、高安全的鋰離子電池材料的推廣應用，電源管理技術的日益成熟，鋰動力電池必將在不久的將來發(fā)揮更大的作用。