摘要：随着近年来电动汽车行业的迅速发展，其安全性能越来越受到人们的关注，特别是作为其核心部分的锂离子电池的安全性能更受到人们的广泛关注。所以安全已经成为锂离子电池从便携式产品向动力电池和大规模储能技术发展的瓶颈之一，本文将从锂离子电池电解液角度分析锂离子电池在电压失控、热失控的情况下有哪些变化，以及从提高阻燃性、提高电极材料热稳定性、提高抗过充性等三个方面提出了改善锂离子电池电解液安全性能的可能途径。
关键词：锂离子电池；锂离子电池电解液；安全性；阻燃性；热稳定性；抗过充性
与传统二次电池相比，锂离子电池具有能量高、重量轻、循环性能好、无记忆效应和绿色环保等优点，所以自诞生以来就广泛应用于消费类电子产品和小型电动工具等设备中。近年来，随着能源危机的加剧和自然环境的日益恶化，锂离子电池在电动汽车及储能设备等领域的应用逐渐受到重视，但由于锂离子动力电池的安全性问题已导致多起电动汽车及混合动力汽车的自燃、爆炸事故，这严重制约了锂离子电池在新能源领域的推广速度。锂离子电池产生安全问题与电池电极材料、电解液材料、制造工艺、使用环境等都有着直接的关系，而锂离子电池电解液是锂离子电池产生安全问题的一个重要因素。
本文就引起锂离子电池电解液安全问题的因素进行了分析，并提出了改善其安全性能的几个途径。
1 影响锂离子电池电解液安全性能的分析
1.1 电压失控
由于充电器不匹配、电池性能不一致等原因易造成电池的过充，电池过充会导致正极材料过度脱锂造成结构的塌陷、石墨负极表面发生还原反应形成枝晶锂、电解液由传导的锂离子数量减少，最终导致锂离子电池放电效率的降低和容量的衰减。而当枝晶锂积累到一定程度会刺穿隔膜，造成电池内部微短路，形成自放电现象，积累到一定程度会导致电池燃烧爆炸。电池过充会造成电压值超过电解液的电化学窗口，导致电解液氧化分解，释放出远高于正常充放电条件下产生的热量，若反应生成气体的蒸气压超过电池外壳承受能力会导致外壳的破裂，引起空气与枝晶锂发生激烈氧化反应，最终导致电池的燃烧爆炸。
1.2热失控
电池在发生短路、过流或过充等滥用状况时很容易引起电池的热失控，热失控会导致电池的燃烧甚至爆炸，造成一系列危险事故的发生。从结构分析，锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和壳体构成，其中电解液为易燃液体，当发生热失控时，电解液与正极、负极以及自身均发生剧烈的化学反应，几乎参与了锂电池内部的所有反应。
2 锂离子电池电解液安全性能的改善
2.1 提高阻燃性
阻燃电解液是一种功能电解液，这类电解液的阻燃功能通常是通过在常规电解液中加入阻燃添加剂获得的。
固体电解质包括聚合物固体电解质和无机固体电解质。聚合物电解质，尤其是凝胶型聚合物电解质的研究取得很大的进展，目前已经成功用于商品化锂离子电池中，但是凝胶型聚合物电解质其实是干态聚合物电解质和液态电解质妥协的结果，它对电池安全性的改善非常有限。干态聚合物电解质由于不像凝胶型聚合物电解质那样包含液态易燃的有机增塑剂，所以它在漏液、蒸气压和燃烧等方面具有更好的安全性。目前的干态聚合物电解质尚不能满足聚合物锂离子电池的应用要求，仍需要进一步的研究才有望在聚合物锂离子电池上得到广泛应用。相对于聚合物电解质，无机固体电解质具有更好的安全性，不挥发，不燃烧，更加不会存在漏液问题。此外，无机固体电解质机械强度高，耐热温度明显高于液体电解质和有机聚合物，使电池的工作温度范围扩大;将无机材料制成薄膜，更易于实现锂离子电池小型化，并且这类电池具有超长的储存寿命，能大大拓宽现有锂离子电池的应用领域。
2.2提高电极材料热稳定性
锂离子电池的安全问题是不安全电解质直接导致的，但从根源上来说，是因为电池本身的稳定性不高，热失控的出现导致的。而热失控的发生除了电解质的热稳定性原因，电极材料的热稳定性也是最重要的原因之一，所以提高电极材料的热稳定性也是提高电池安全性的重要环节，但是这里所说的电极材料热稳定性不但包括其自身的热稳定性，也要包括其与电解质材料相互作用的热稳定性。通常负极材料的热稳定性除了材料本身之外，对于同种材料，特别是石墨来说，负极与电解液界面的固体电解质界面膜(SEI)的热稳定性更受关注，而这也通常被认为是热失控发生的第一步。提高SEI膜的热稳定性途径主要有两种：一是负极材料的表面包覆，如在石墨表面包覆无定形炭或金属层;另一种是在电解液中添加成膜添加剂，在电池活化过程中，它们在电极材料表面形成稳定性较高的SEI膜，有利于获得更好的热稳定性。
2.3 提高抗过充性
目前提高电池抗过充性能的方式有安装防爆安全阀、安装电池管理系统（BMS）等。在电池内部通过改善电解液性能也可以建立一种防过充电化学自我保护机制。如加入过充保护添加剂，其特点是用量少，性能突出，价格便宜。简化了电池工艺，降低了成本。目前常用的过充保护添加剂有两种：一种是电聚合添加剂，其作用机理是当电池发生过充时，会发生电聚合反应造成电池内部阻抗急剧增大甚至形成断路，从而阻止充电电压的进一步提升，通过在三元电池中加入2%的过充添加剂环己苯，改善了电池3C5V 和1C10V 的过充安全性能，并且未影响电池的循环性能。
3结论
随着电子产品的普及和动力电池的发展，锂离子电池应用更加广泛。引起便携式电池的安全问题主要在于规范使用，尽量避免过充和过放，以及摔打，而动力电池在追求容量高、寿命长、价格低等高性能的同时，正极材料和使用环境引起的安全问题就更多一些。总之，一方面需要科研工作者开发新材料和新技术，进一步完善锂离子电池的安全技术，另一方面也需要消费者严格按照要求合理使用电子产品，以确保生命和财产的安全。
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