防止电池的短路

目前提高锂离子电池安全性及防止电池爆炸的措施主要有提高电池热稳定性、提高过充保护能力以及提高防止电池短路的能力。本文章将对锂离子电池短路的原因和防止短路两个方面进行概述。

锂离子电池的正负极活性物质穿过隔膜或生成的晶体刺破隔膜，会造成电池内部短路。隔膜的孔率、孔径大小及其分布影响到电池的内阻，锂离子在电极表面的嵌入、脱出以及迁移的均匀性。一般而言，孔率为40％左右，且分布均匀、孔径为10nm的隔膜能阻止正负极小颗粒运动，从而提高锂离子电池的安全性；隔膜的绝缘电压与其防止正负极的接触有着直接的关系，隔膜的绝缘电压依赖于隔膜的材质、结构以及电池的装配条件；采用热闭合温度和熔融温度差值比较大的复合隔膜(如PP/PE/PP)可防止电池热失控。利用低熔点的PE(125℃)在温度较低的条件下起到闭孔作用，PP(155℃)又能保持隔膜的形状和机械强度，防止正负极接触，保证电池的安全性。

锂枝晶的形成是造成锂离子电池短路的主要原因之一。以碳负极替代金属锂片负极，从而使充放电过程中锂在负极表面的沉积和溶解变为锂在碳颗粒中的嵌入和脱出，防止了锂枝晶的形成。但这并不代表锂离子电池的安全性已经解决，在锂离子电池充电过程中，如果正极容量过多，就会出现金属锂在负极表面沉积，负极容量过多，电池容量损失较严重。因此装配过程中要求负极过量10％。其次，涂布厚度及其均一性也影响锂离子在活性物质中的嵌入和脱出。例如，负极膜较厚、不均一，因充电过程中各处极化大小不同，就有可能发生金属锂在负极表面局部沉积。此外，使用条件不当也会引起电池的短路，低温条件下，由于锂离子的沉积速度大于嵌入速度，从而导致金属锂沉积在电极表面引起短路。因此，控制好正负极材料的比例，增强涂布的均匀性等是防止锂枝晶形成的关键。

此外，粘结剂的晶化、铜枝晶的形成也会造成电池内部短路。在涂布工艺中，希望通过加热将浆料中溶剂全部除去，若加热温度过高，则粘结剂也有可能发生晶化，会使活性物质剥落，使电池内部短路。

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