鋰離子動力電池在使用中的的溫升現(xiàn)象為其安全性能帶來了極大的隱患，嚴重影響著鋰離子電池在消費者心中的印象。鋰電池的溫升現(xiàn)象來自于兩部分：產(chǎn)熱和熱擴散。前者由反應熱、焦耳熱、極化熱及分解熱四部分構成，主要受電池制作材料的影響，后者主要受電池的結構和制作工藝的影響。文章根據(jù)鋰離子電池在倍率放電時的溫升情況模擬計算了同種結構不同材料和同種材料不同結構的鋰離子電池的等效比熱容，對應幾種電池在倍率放電時的溫升數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)三元材料電池與磷酸鐵鋰電池的溫升速率相比較快，體積較大極片較長的電池散熱系統(tǒng)較差，溫升較快。因為在設計和制作電池時，電池材料的選擇和結構的制定對于電池的安全性能具有深刻的影響，而將此項作為降低電池溫升速率的突破口，提高電池的安全性能，也將對鋰離子動力電池的發(fā)展具有深刻的意義。

一、移動電源使用鋰離子電池電芯

（一）影響鋰離子電池安全性的內(nèi)部因素

1、材料。

    （1）正極材料的熱穩(wěn)定性及其與電解液反應活性。大部分正極材料處于放電狀態(tài)時具有良好的熱穩(wěn)定性，在充電狀態(tài)時表現(xiàn)出熱不穩(wěn)定性。在沒有與電解液接觸時，充電態(tài)正極材料放熱的原因主要由于晶型的轉變，與有機電解液接觸后，充電態(tài)正極與電解液反應，使電解液被氧化從而放出大量的熱。（2）負極材料的安全性。負極材料應該具有良好的化學穩(wěn)定性，能夠與電解質(zhì)形成SEI 膜并且不與電解液等發(fā)生反應，否則反應產(chǎn)生的大量熱量可能會導致電池爆炸。（3）電解液的組成。電解液在電池內(nèi)部正、負極之間承擔傳遞電荷的作用，要求導電率高，而且電解液的化學性質(zhì)必須穩(wěn)定，使儲存期間電解液與活性物質(zhì)界面之間電化學反應速率最小，這樣電池的自放電容量損失就小。目前鋰電池電解液中會含一定量的酸性物質(zhì)HF，正極材料有被溶解侵蝕的可能，正極材料溶解，電池的內(nèi)阻會增加，熱穩(wěn)定性差容易引發(fā)安全隱患。（4）隔膜的選擇。當電芯內(nèi)溫度接近聚合物隔膜的熔點時，聚合物基體離子傳導聚合物膜熔化，孔洞會因此被阻塞，變成了無孔的絕緣層，電池內(nèi)阻急速上升，通過電池的電流受到限制；當溫度繼續(xù)升高至超過聚合物膜的熔點時，聚合物膜進一步熔化，導致正負極直接相通，發(fā)生內(nèi)部短路，最終引起電池爆炸。所以，在隔膜的選擇上應考慮隔膜的熔點、厚度、孔隙率等問題。

2、電池結構設計的合理性。

    鋰離子電池通常采用在電池上設置安全閥、熱敏電阻、設計保護電路等對其進行安全保護。保護電路是多種電子元器件組成的PCB 電路，控制電池充放電過程，防止電池過充放，其中的各個元器件都存在失效的可能性，一旦保護電路失效，電芯出現(xiàn)事故的幾率就會大大增加。

3、制作工藝。

    制作工藝上有很多值得注意的細節(jié)，這些細節(jié)很容易造成安全隱患，譬如：極片毛刺、極粉脫落等會使刺穿隔膜導致內(nèi)部短路；電芯極耳過長與極片或與外殼接觸造成短路；極耳壓迫卷芯，導致正負極短路，引起電芯發(fā)燙，嚴重時會導致爆炸；在制作過程中正負極用料量不合適會造成析鋰，刺破隔膜容易導致內(nèi)部短路等。同時，應避免使用二次電池，以免發(fā)生短路等安全事故。

（二）影響鋰離子電池安全性的外部因素。

一是過充電、過放電。過充電或者過放電容易導致鋰離子電池中的正負極材料或電解液分解釋放出氣體和熱量，從而導致電池鼓脹，內(nèi)壓急劇升高，嚴重的話甚至會冒煙起火發(fā)生爆炸；二是外部短路。外部短路由于操作不當或者保護線路板失效造成正負極短路，短路時電池放電電流很大，使電芯發(fā)熱，高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全損壞，造成電池內(nèi)部短路，因而產(chǎn)生爆炸；三是過溫。外部溫度過高可能會導致金屬外殼變形、電芯內(nèi)部隔膜熔化、正負極材料或電解液分解等，這些情況都容易導致電芯短路。
二、移動電源使用聚合物電池電芯
聚合物電池相比鋰電池安全性更好。聚合物的電池的外包裝一般是鋁塑膜的，在發(fā)生短路或者其他異常時，內(nèi)部就會氣脹，沖破熱熔邊泄氣，一般不會發(fā)生爆炸事故，但是當電池內(nèi)部嚴重短路時會產(chǎn)生起火冒煙現(xiàn)象，所以電池本身并沒有爆炸，爆炸是因為電池的燃燒引起了其他部件的爆炸。

（一）影響聚合物電池安全性的內(nèi)部因素。

    聚合物鋰離子電池內(nèi)部短路有兩種形式：一種是由電芯在層壓和軟包裝過程中，陰陽極的集流體突破電解質(zhì)隔膜，發(fā)生物理接觸而形成短，稱為物理短路；另一種是電芯在充放電循環(huán)過程中，由于電極活性材料和電解質(zhì)隔膜材料自身起了化學變化而引起的局部電子導通，稱為化學短路。

（二）影響聚合物電池安全性的外部因素。

    一是過充電、過放電。充電器與移動電源不匹配很容易造成電池過充，聚合物鋰離子電池發(fā)生的膨脹的可能性就會加大。當電池充放電時，電池內(nèi)部持續(xù)升溫，活化過程中所產(chǎn)生的氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達到一定程度，如外殼有傷痕，即會破裂，引起起火，甚至爆炸；二是封邊保護。封邊面的鋁塑復合膜外包裝材料的夾層是由純鋁構成，具有良好的導電性能，使用時必須采取可靠的絕緣隔離措施，防止其與外部元器件構成短路，很有可能造成電芯內(nèi)腐蝕、脹氣；三是外部短路。電芯的正極（或負極）與電芯的外包裝鋁塑復合膜材料中的鋁層相短路。隨著移動電源的應用越來越廣泛，人們對移動電源的容量及安全性的要求也越來越高。如何在保證移動電源容量的情況下又保證移動電源的安全性，也成為設計者們的問題。相信隨著材料技術的進步和人們對移動電源設計、制造和使用等方面要求的認識不斷加深，未來的大容量移動電源會變得更加安全。