小編通過引用網(wǎng)絡文獻，針對鋰離子電池針刺機理及安全性改善，從影響鋰離子電池針刺安全性的因素、提高鋰離子電池針刺安全性的方法及作用機理、鋰離子電池針刺引發(fā)熱失控的機理研究三個方面總結(jié)歸納了國內(nèi)外最近的研究進展，梳理了針刺機理的研究思路，以期為鋰離子電池的安全設計提供參考。

2、提高鋰離子電池針刺安全性的方法

提高鋰離子電池針刺安全性的方法包括：降低鋰離子電池的容量/荷電態(tài)、增大接觸電阻、材料優(yōu)化等。由于降低容量/荷電態(tài)等不能從根本上改善鋰離子電池的針刺安全性，因此需要通過材料優(yōu)化設計，提高其針刺安全性。

2.1隔膜優(yōu)化

Y.M.Deng等采用粘性層+陶瓷層隔膜，由于粘性涂層的作用，隔膜在加載力的方向具有較好的延展性，因此，針刺時能夠部分填充針孔，在一定程度上阻止正負極短路。類似地，B.Jung等的研究表明，通過在PE基膜表面涂覆非水性陶瓷層，如Al2O3、Mg(OH)2，能夠提高隔膜耐熱溫度至200℃，減小內(nèi)短路時的熱收縮，從而提高針刺安全性。其中，涂覆Mg(OH)2的隔膜延展性更好，而涂覆Al2O3的隔膜脆性較大，前者在針刺點附近更不易破碎，因此，針刺熱失控風險降低。

J.H.Chen等采用玻璃纖維與聚丙烯酸酯制成復合隔膜(GFP)，熱穩(wěn)定性顯著提升，350℃保持30min，無熱收縮。與PE隔膜相比，采用GFP隔膜制成的鋰離子電池針刺安全性顯著提升，同時與電解液浸潤性改善，功率和壽命提升。

綜上所述，采用功能型隔膜設計，一方面提高了隔膜的耐溫性，減小針刺點附近的隔膜熱收縮，從而降低針刺內(nèi)短路產(chǎn)熱;另一方面，通過功能涂層提高隔膜的延展性，在一定程度上降低正負極短路程度，也可以提高針刺安全性。

2.2集流體優(yōu)化

針刺時，在集流體上產(chǎn)生放射狀裂紋，使極片分裂成花瓣狀的劈鋒，當隔膜失效時，正負極的劈鋒會互相接觸，形成內(nèi)短路。因此，通過減少劈鋒的數(shù)量，可以抑制內(nèi)短路。M.Wang等采用光刻等方法，在集流體上刻蝕特定規(guī)則形狀的圖案，對電池容量、循環(huán)影響不大，在針刺時由于預制缺陷的存在，針刺點附近劈峰斷裂，內(nèi)短路面積減小。采用上述集流體制備電池進行針刺實驗，結(jié)果表明，集流體改性后的滿電態(tài)電池針刺時溫升與常規(guī)電池放電態(tài)溫升相當M.T.M.Pham等采用以聚合物為基底、涂覆鋁/銅的箔材分別作為正負集流體制成的18650鋰離子電池100%通過針刺測試，而對照組全部熱失控。其中，聚合物涂覆鋁的集流體對改善熱失控起到關(guān)鍵作用，原因在于針刺點附近的鋁箔熔化導致電子回路被切斷，內(nèi)短路中止。已有研究證實，鋁箔與滿電態(tài)負極之間的短路是導致針刺熱失控的關(guān)鍵因素，因此，通過鋁集流體設計優(yōu)化，抑制鋁劈鋒的形成，可以降低針刺熱失控風險。

2.3電解液優(yōu)化

Y.Shi等提出，通過降低電解液中的離子導電性，增大電荷轉(zhuǎn)移內(nèi)阻，能夠降低電池熱失控風險，這類物質(zhì)稱為“熱失控延緩劑”。但是直接在電解液中加入這類物質(zhì)，會嚴重影響鋰離子電池的電性能。通過將熱失控延緩劑單獨封裝放入鋰離子電池內(nèi)殼，在受到外部機械破壞如針刺時，釋放到電解液中，從而起作用。研究表明，三己胺(THA)是非常有效的熱失控延緩劑，通過與隔膜度浸潤，并與電解液不相溶的特性，達到阻礙鋰離子傳輸?shù)哪康摹?/p>

2.4極片涂層

ATL申請的中文專利中提到，在負極活性層表面涂覆一層產(chǎn)氣涂層，當鋰離子二次電池發(fā)生針刺(包括毛刺刺穿)、擠壓等不正當使用時，產(chǎn)氣涂層產(chǎn)生的氣體能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，從而避免鋰離子二次電池內(nèi)部短路，引起起火甚至爆炸。產(chǎn)氣涂層為偶氮類化合物、亞硝基類化合物或磺酰肼類化合物，材料的分解溫度為90~250℃。通過材料優(yōu)化設計，提高針刺點附近的電子電阻(如隔膜和集流體優(yōu)化等)或離子電阻(如電解液優(yōu)化等)，可以從根本上降低針刺內(nèi)短路產(chǎn)熱，從而降低針刺熱失控風險。