次充放电过程中会与导电剂LiPF6 发生反应，生成HF；而水和HF 又会和SEI 膜的主要成分ROCO2Li 和Li2CO3 反应，从而破坏SEI 膜的稳定性，降低电池的安全性能[21]。锂离子电池的安全性能和循环过程中负极材料石墨与电解液作用形成SEI 膜的性能有很大关系，良好的SEI 膜能降低锂离子电池的不可逆容量,改善循环性能,增加嵌锂稳定性和热稳定性，在一定程度上有利于降低锂离子电池的安全隐患。而SEI 膜的组成中50%来自于导电剂中阴离子的分解，因此导电剂的选择对电池的安全性能至关重要。目前常用的导电剂主要有LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6 等。表2 列出几种常用导电剂的优缺点[22,23]。目前，商业化的锂离子电池多采用LiPF6 为导电剂，但是从表2 可以看出，LiPF6 也存在着安全隐患，所以目前急需寻找一种安全性能更好的导电剂代替LiPF6。Li(C4F9SO2)和(CF3SO2)N 是目前认为比较好的有机阴离子导电剂[24]，其具有较好的电化学稳定性和较高的电导率，且在较高的电位下不腐蚀铝集流体。电解液添加剂是目前公认的提高锂离子电池安全性的有效手段，通过添加不同的添加剂，可以起到改善SEI 膜性能，保护正极活性物质，稳定LiPF6，提高过充安全性以及阻燃等作用[25]。表3 列出几种常见添
加剂。
1.4 隔膜
隔膜在电池中主要有两个作用：其一是隔离正负极防止短路；其二是作为安全装置智能的切断电流。作为动力锂离子电池的隔膜除了具备一般锂离子电池的特性外，还要求有高的孔隙率（＞45%），高安全性
表2 常见导电剂的优缺点[22,23]
和高的热稳定性。隔膜的安全性和热稳定性是由隔膜本身的性质决定的，主要取决于其遮断温度和破裂温度两个值。隔膜的遮断温度是指在一定温度下多孔结构的隔膜发生熔化导致微孔结构关闭，内阻迅速增加而阻断电流通过时的温度。遮断温度过低，即隔膜关闭的起点太低，会影响电池性能的正常发挥；遮断温度过高，则不能及时抑制电池迅速产热的危险。隔膜的破裂温度高于遮断温度，此时膜发生破坏、熔化，导致正负极直接接触。从电池安全性角度考虑，膜的遮断温度应该有一个较宽的范围，此时隔膜不会破坏。因此选择合适的隔膜材料，确定合适的遮断温度和破裂温度是电池设计的一个重要课题。用于动力锂离子电池的隔膜材料主要有单层的PE 和PP 膜及复合的PP-PE-PP 膜，它们的遮断温度和破裂温度列于表4。PP-PE-PP 复合膜利用低熔点的PE在温度较低的条件下起到闭孔的作用，而PP 又能保持隔膜的形状和机械强度防止正负极接触，其安全性比只用单层膜要好。复合多层隔膜已经成为目前研究开发的热点[26]。
2 制造工艺对锂离子电池安全性能的影响
锂离子电池的制造工艺可分为圆柱式和叠片式，表4 隔膜材料遮断温度、膜破裂温度[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
无论是什么结构的锂离子电池，电极制造、电池装配等制造过程都会影响电池的安全性能。锂离子电池的制造工艺包括：正极和负极混料、涂布、辊压、裁片、焊接极耳、卷绕或层叠、注液、封口、化成等。其中每一道工序都会影响电池的安全性能。其中起主要作用的有以下3 个方面[28]：
（1）正负极容量配比
正负极活性物质的配比关系到电池的使用寿命和安全性能，尤其是过充电性能。正极容量过大将会出现金属锂在负极表面沉积，负极容量过大会导致电池的容量损失。为了确保电池的安全性，一般原则是考虑正负极的循环特性和过充时负极接受锂的能力，而给出一定的设计冗余。
（2）浆料均匀度控制
浆料的均匀度决定了活性物质在电极上分布的均匀性，从而影响电池的安全性。制浆时间过短，浆料不均匀，电池充放电时会出现负极材料膨胀与收缩比较大的变化，可能出现金属锂的析出；而时间过长，浆料过细会导致电池内阻过大。
（3）涂布质量控制
温度和时间是影响涂布质量的因素。加热温度过低或烘干时间不足会使溶剂残留，粘结剂部分溶解，造成一部分活性物质容易剥离；温度过高可能造成粘结剂结晶化，活性物质脱落形成电池内短路。另外，涂布的厚度和均一性会影响锂离子在活性物质中的嵌入和脱出。负极膜较厚，不均一，因充电过程中各处
极化大小不同，有可能发生金属锂在负极表面局部沉
积的情况。
3 动力锂离子电池组的安全性能
锂离子电池在单个使用时，配合防过充、过放、过流装置，安全性可以得到保证。但是对于组合使用的动力锂离子电池的情况变得比较复杂。组合使用比单个使用更容易发生过充和过放现象，且不易发现。电池组中各单体电池之间存在不一致性，连续的充放电循环导致的差异，将使某些单体电池的容量加速衰减，串联电池组的容量由单体电池的最小容量决定，因此这些差异将使电池组的使用寿命缩短[29,30]。造成这种不平衡的主要原因有：在电池制作过程中，由于工艺等原因，同批次电池的容量、内阻等存在差异；电池自放电率不同，长时间的积累，造成电池容量的差异；电池在使用过程中，使用环境如温度、电路板的差异，导致电池容量的不平衡。为减小这种不均衡对锂离子电池组的影响，在电池组的充放电过程中，要使用均衡电路[31-33]。目前，锂离子电池组均衡控制的方法，根据均衡过程中电路对能量的消耗情况，可分为能量耗散型和能量非耗散型两大类。能量耗散型是通过给电池组中每只单体电池并联一个电阻进行放电分流，从而实现均衡。这种电路结构简单，只有容量高的单体电池的能量消耗，存在能量浪费和热管理的问题。能量非耗散型电路的耗能比能量耗散型要小，但电路结构相对复杂，可分为能量转换式均衡和能量转移式均衡两种。现有的锂离子电池的均衡方案中，基本上是以电池组的电压来判断电池的容量，是一种电压均衡的方式，电压检测的准确性和精度及漏电流的大小，直接影响电池组的一致性。
4 结 语
近年来，锂离子电池在便携式电子产品和通讯工具中得到了广泛的应用，并且被逐步应用到动力型电源领域。锂动力电池目前最热门的应用是电动汽车，许多世界著名汽车厂商都致力于开发纯电动汽车及混合动力汽车，而大部分采用的是锂动力电池。特别是我国“863”新能源汽车重大专项的实施，更是把我国的锂动力电池行业推向了行业前沿，为锂动力电池展开了广阔的市场前景。按照我国新能源汽车的发展目标，到2012 年，国内的新能源汽车年产将达到100万辆以上。目前，锂动力电池的使用还存在一定得问题，动力型锂离子电池的质量和体积非常大，放电状况复杂，散热条件及充放电制度控制也非常苛刻。但相信随着一系列长寿命、高安全的锂离子电池材料的推广应用，电源管理技术的日益成熟，锂动力电池必将在不久的将来发挥更大的作用。