熱力學(xué)的視點(diǎn)：研討已經(jīng)證明，不只僅是在負(fù)極，正極資料的外表也掩蓋一層很薄鈍化膜，掩蓋在正負(fù)極外表的鈍化膜對(duì)鋰離子電池各方面功能均會(huì)發(fā)作十分重要的影響，并且這個(gè)特別的界面問題只要在非水有機(jī)電解液體系才存在。筆者這兒要著重的是，從費(fèi)米能級(jí)的視點(diǎn)而言，現(xiàn)有的鋰離子電池體系在熱力學(xué)上是不安穩(wěn)的，它之所以能夠安穩(wěn)工作是由于正極和負(fù)極外表的鈍化膜在動(dòng)力學(xué)上隔絕了正負(fù)極與電解液的進(jìn)一步反響。

因此，鋰電的安全性與正負(fù)極外表的鈍化膜的完整和細(xì)密程度直接相關(guān)，認(rèn)識(shí)這個(gè)問題對(duì)了解鋰電的安全性問題將是至關(guān)重要的。

熱傳遞視點(diǎn)：鋰離子電池的不安全行為（包含電池在過充過放、快速充放電、短路、機(jī)械濫用條件和高溫?zé)釠_擊等狀況）容易觸發(fā)電池內(nèi)部的危險(xiǎn)性副反響而發(fā)作熱量，直接破壞負(fù)極和正極外表的鈍化膜。

當(dāng)電芯溫度上升到130℃以后，負(fù)極外表的SEI膜分化，導(dǎo)致高活性鋰碳負(fù)極露出于電解液中發(fā)作劇烈的氧化恢復(fù)反響，發(fā)作的熱量使電池進(jìn)入高危狀態(tài)。當(dāng)電池內(nèi)部部分溫度升高到200℃以上時(shí)，正極外表鈍化膜分化正極發(fā)作析氧，并繼續(xù)同電解液發(fā)作劇烈反響發(fā)作大量的熱量并構(gòu)成高內(nèi)壓。當(dāng)電池溫度到達(dá)240℃以上時(shí)，還伴隨鋰炭負(fù)極同粘結(jié)劑的劇烈放熱反響。

可見，負(fù)極外表SEI膜的破損然后導(dǎo)致高活性嵌鋰負(fù)極與電解液的劇烈放熱反響，是導(dǎo)致電池溫度升高從而引發(fā)電池?zé)崾Э氐闹苯釉?。而正極資料的分化放熱僅僅熱失控反響其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，乃至都不是最首要的要素。

磷酸鐵鋰（LFP）結(jié)構(gòu)十分安穩(wěn)通常狀態(tài)下不發(fā)作熱分化，可是其它危險(xiǎn)性副反響在LFP電池中仍然存在，因此LFP電池的安全性僅僅相對(duì)意義上的。從以上剖析咱們能夠看到，溫度控制對(duì)鋰電安全性的重要意義。相關(guān)于3C小電池而言，大型動(dòng)力鋰電池由于電芯結(jié)構(gòu)、工作方式和環(huán)境等多方面的要素導(dǎo)致散熱愈加困難，因此大型動(dòng)力鋰電池體系的熱管理規(guī)劃至關(guān)重要。

電極資料的可燃性：鋰電選用的有機(jī)溶劑都具有易燃性并且閃點(diǎn)過低，不安全行為導(dǎo)致的熱失控很容易點(diǎn)燃低閃點(diǎn)的可燃性液體組分而導(dǎo)致電池焚燒。鋰電負(fù)極碳資料、隔閡和正極導(dǎo)電碳也具有可燃性。

鋰電發(fā)作焚燒的幾率高于電池爆破的幾率，但電池爆破必定伴隨著焚燒。此外，當(dāng)電池開裂并且外界環(huán)境的空氣濕度較高時(shí)，空氣中的水分和氧氣極易與嵌鋰的碳負(fù)極發(fā)作劇烈的化學(xué)反響放出大量的熱從而引起電池的焚燒。電極資料的易燃性是鋰離子電池相關(guān)于水系二次電池的一大不同之處。

過充與金屬鋰的相關(guān)問題：任何一種商品化的二次電池，都需求有用的防過充辦法來保證電池到達(dá)徹底充電態(tài)，并且防止不適當(dāng)?shù)倪^充帶來的安全性問題。鋰電過充將會(huì)導(dǎo)致多方面的嚴(yán)重后果，比方正極資料的晶體結(jié)構(gòu)受到破壞而惡化循環(huán)壽數(shù)、加劇電解液在正極外表的氧化而引發(fā)熱失控、以及負(fù)極析鋰而引發(fā)短路/熱失控等安全性問題。

所以，防止過充對(duì)鋰電的安全運(yùn)用極其重要。跟水系二次電池不同的是，控制充電電壓是鋰離子電池唯一的防過充維護(hù)辦法。鋰電充電電壓變化首要來自正極資料在挨近徹底脫鋰態(tài)時(shí)引起，而很難檢測(cè)石墨負(fù)極充電過程的完結(jié)程度（由于其嵌鋰電位十分挨近金屬鋰），為了繞開負(fù)極電壓監(jiān)測(cè)的困難，鋰離子電池一般選用正極限容的規(guī)劃。

當(dāng)然，正極限容的別的一個(gè)首要效果便是保證負(fù)極有足夠的額外容量而防止負(fù)極析鋰?？墒?，有三種狀況會(huì)改動(dòng)負(fù)極的容量過剩：

石墨負(fù)極的容量衰減速度高于正極資料，這已經(jīng)在幾乎所有正極資料調(diào)配體系上得到了證明。

由于電極結(jié)構(gòu)規(guī)劃不合理，或者在不妥運(yùn)用條件下（比方高倍率、低溫以及過充等）造成負(fù)極部剖析鋰。

電解液以及雜質(zhì)的副反響而導(dǎo)致負(fù)極充電程度進(jìn)步而逐漸喪失額外儲(chǔ)鋰容量。

上述任何一種狀況的發(fā)作都將導(dǎo)致負(fù)極儲(chǔ)鋰容量的不足而析鋰，而金屬鋰是導(dǎo)致鋰電安全性問題的元兇巨惡。這些問題在大容量動(dòng)力鋰電池上會(huì)愈加嚴(yán)重，即便選用BMS也不能從根本上解決這些問題。

筆者這兒要著重的是，上述三個(gè)要素會(huì)隨著電池的運(yùn)用而變得愈加杰出，也便是說舊電池的安全性問題會(huì)比新電池愈加嚴(yán)重，而這個(gè)問題現(xiàn)在并沒有引起足夠重視。

近兩年評(píng)論得很熱門的一個(gè)話題是動(dòng)力鋰電池的梯度開發(fā)，將到達(dá)運(yùn)用壽數(shù)的動(dòng)力鋰電池（理論上還剩下70%的容量）進(jìn)行再利用而用于儲(chǔ)能用處。這個(gè)思路的起點(diǎn)是好的，可是考慮到舊電池的安全性隱患，以及現(xiàn)在國內(nèi)大部分廠家動(dòng)力鋰電池質(zhì)量遍及低質(zhì)的現(xiàn)狀，筆者個(gè)人不認(rèn)為動(dòng)力鋰電池梯度開發(fā)在短時(shí)間內(nèi)具備實(shí)踐可操作性。

其實(shí)，咱們還能夠從別的一個(gè)視點(diǎn)來比照水系二次電池和鋰電的安全性問題。所有的二次電池，不論是水系的還是有機(jī)系的二次電池，其充電安全性都是建立在正極限容（負(fù)極容量過剩）這一根本原則基礎(chǔ)之上的。

假如這個(gè)前提消失，過充的后果便是水系二次電池產(chǎn)氫，關(guān)于鋰離子電池而言則是負(fù)極析鋰?？墒?，各種水系二次電池中選用的水溶液電解質(zhì)有個(gè)獨(dú)一無二的性質(zhì)，那便是水既能夠在過充時(shí)分化為氫和氧，而氫和氧又能夠在電極上或者復(fù)合催化劑外表上復(fù)合生成水，那么咱們就不難了解水系二次電池遍及選用氧循環(huán)的原理來完成過充維護(hù)了。

而在鋰離子電池中，負(fù)極一旦析出高活性金屬鋰，由于金屬鋰無法在電池內(nèi)部消除而必將導(dǎo)致安全性問題。盡管水系二次電池由于水的分化電壓而約束了其能量密度的進(jìn)一步提高，可是不要忘了，水也為水系二次電池供應(yīng)了一個(gè)近乎完美并且無可代替的防過充解決方法。

從這個(gè)視點(diǎn)比照鋰離子電池和水系二次電池，鋰電選用的有機(jī)電解質(zhì)并不具備可逆分化與恢復(fù)的特點(diǎn)，并且高活性金屬鋰一旦生成就無法消除。所以從某種意義上說，鋰離子電池在安全性問題上是無解的！

通過一些技能辦法的歸納應(yīng)用，如熱控制技能（PTC電極）、正負(fù)極外表陶瓷涂層、過充維護(hù)添加劑、電壓敏感隔閡以及阻燃性電解液等都能夠有用改進(jìn)鋰電的安全性，可是這些辦法都不或許從根本上解決鋰電的安全性問題，由于鋰電在熱力學(xué)上便是不安穩(wěn)體系。另一方面，這些辦法不只新增了本錢，并且也降低了電池的能量密度。

假如咱們歸納考慮上述要素就會(huì)理解，鋰電的安全性僅僅相對(duì)意義上的。有讀者或許注意到，一般的電池比方堿錳、鉛酸和鎳氫電池，顧客都能夠在商店里直接買到裸芯，而唯一鋰離子電池是個(gè)破例。

依照鋰電職業(yè)規(guī)則，電池芯生產(chǎn)商只會(huì)向通過授權(quán)的Pack公司出售自己的電芯，再由Pack公司將電芯與維護(hù)板封裝成電池包出售給電器生產(chǎn)商而不是顧客，并且電池包有必要與專用的充電器調(diào)配嚴(yán)厲依照規(guī)則的辦法運(yùn)用。這種特別商業(yè)模式背后的邏輯，首要便是根據(jù)鋰電的安全性考量。

之前震動(dòng)業(yè)界的波音787夢(mèng)境客機(jī)鋰離子電池起火事情，以及最近發(fā)作的SamsungGalaxyNote7大范圍的電池起火爆破事情，則給鋰離子電池的安全性問題再次敲響了警鐘。

相關(guān)于Samsung，Apple在電池方面一向相對(duì)保存穩(wěn)健，電池容量和充電上限電壓都低于Samsung。與GalaxyNote7上選用4.4V高壓LCO不同，Apple在最近公布的新一代i-Phone7上仍然選用的是與i-Phone6系列相同的4.35VLCO正極資料。

Apple之所以在電池上采取偏保存穩(wěn)健戰(zhàn)略，筆者個(gè)人認(rèn)為首要還是根據(jù)安全性考量，Apple寧可稍微犧牲電池容量和能量密度也要保證安全性。據(jù)媒體報(bào)道，此次Samsung由于GalaxyNote7大規(guī)模召回直接經(jīng)濟(jì)丟失或許高達(dá)20億美元，直接品牌價(jià)值丟失將不可估量。