電池熱失控，究其原因還是內(nèi)部出現(xiàn)了短路和過充的現(xiàn)象。比如涂層，電解液分布不均、電極間距不均會引起電流分布不均從而導(dǎo)致局部過充；在循環(huán)過程中正極性能衰竭過快，也會導(dǎo)致過充；另外BMS死機或者功能障礙、充電繼電器不能正常工作，這些都會導(dǎo)致過充。內(nèi)部短路同樣復(fù)雜，電解液分布不均導(dǎo)致局部析鋰；正極材料中的金屬雜質(zhì)，氧化后在負極表面還愿；充放電的反復(fù)體積變化等等因素都是短路的隱患。同時，我們無法在工藝層面保證清除所有的安全隱患，就像世間不會有兩片相同的葉子相同。

鋰離子電池副反應(yīng)的安全性隱患是其電化學體系所決定的，并伴隨電池比能量提高而變得愈加嚴重，即便再出色的電池管理系統(tǒng)（BMS）也無法從根本上解決鋰離子動力鋰電池的安全性問題。同濟大學教授葉際平也在演講中表示，BMS一個很大的問題就是不能像腦神經(jīng)跟器官一般了解冷暖自如，BMS能夠控制電池，但是電池里面的材料變化它無法反饋到BMS里面去。

如何提升單體電芯的安全性能？

盡管鋰電安全無法根治，但卻是可控可防的，正確面對并積極探索一些新的安全性技術(shù)，將有利于促進電池技術(shù)進步，比如提高材料/界面熱穩(wěn)定性，開發(fā)單體自激發(fā)熱保護技術(shù)，以及系統(tǒng)熱擴展防范技術(shù)，就可以有效改善電池系統(tǒng)的安全性。以下為艾新平教授在電芯安全層面的研究，可供讀者參考。

表面包覆。正極的熱分解和它引起的析氧重要在于它和界面（電解液）的反應(yīng)，于是我們可以在正極活性表面包覆熱穩(wěn)定的保護層。比如在高鎳的正極表面包覆磷酸膜或者磷酸鋰以后，可以減少高鎳材料與電解液的直接接觸，從而降低副反應(yīng)的強度和產(chǎn)熱。常見的包覆材料包括磷酸鹽、氧化物、氟化物，也可以是一些聚合物。

構(gòu)建濃度梯度。高鎳正極的不安全，除了本身的熱穩(wěn)定性不好以外，更重要的是鎳對電解液的氧化分解用途非常強，而材料本身的放熱量并不是那么大，但是加上電解液以后，它的產(chǎn)熱溫度和產(chǎn)熱量是急劇提高的，原因就是電解液的界面反應(yīng)占了很大的部分。假如我們將高鎳作為核，用一些低鎳含量的材料作為殼，讓它內(nèi)外有一個濃度梯度，這樣就有助于降低這個材料界面的反應(yīng)活性，提高電池安全性。

提高SEI膜的穩(wěn)定性。上文提到熱失效往往是從負極SEI膜的分解開始的，假如我們采用一些方式能提高SEI膜的分解溫度，提高熱穩(wěn)定性，對電池安全性將起到至關(guān)重要的用途。現(xiàn)在的研究表明，一些有機脂類，一些有機磷酸鹽，甚至一些含氟的鋰鹽，他們都是可以有效的來提高負極SEI膜熱穩(wěn)定性的，提高它的分解溫度。

建立單體自激發(fā)熱保護。它的技術(shù)原理是利用溫度敏感材料切斷危險溫度下電極上的電子傳輸或離子傳輸，甚至關(guān)閉電池反應(yīng)，從而終止產(chǎn)熱。比如PTC材料，隨著溫度的升高材料會從一個良好的導(dǎo)電態(tài)變成一個絕緣態(tài)，切斷電路。將PTC材料作為極流體的涂層或者作為電極的導(dǎo)電劑或者作為活性物質(zhì)的表面修飾層，即可有效的實現(xiàn)單體電芯的自發(fā)熱保護。與之類似的還有一種微球修飾隔膜，溫度升高時微球發(fā)生一個熔化，封閉隔膜上的孔道導(dǎo)致電池反應(yīng)關(guān)閉。

防止熱失控的誘發(fā)和蔓延才是工作重點

盡管艾新平教授介紹了多種提高單體電芯安全性的思路，但正如前文所提到的，我們始終無法從工藝上保證清除所有的安全隱患。與其在電芯的工藝層面做過多糾結(jié)，不如將工作重點放在系統(tǒng)層面，即防止單體發(fā)生熱失控以后出現(xiàn)系統(tǒng)的功能障礙，甚至是災(zāi)難性事故。

我國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高也表示，當前鋰離子電池從單體層面完全杜絕熱失控是不太現(xiàn)實的，但我們可以從電池系統(tǒng)的熱機電設(shè)計與控制設(shè)計來防止誘發(fā)和蔓延，即便單體出現(xiàn)熱失控也不會發(fā)生事故。

確實，電芯的失效只是整個電池系統(tǒng)安全隱患的一小部分。站在模組的角度，由于電芯結(jié)構(gòu)、工作方式和環(huán)境等多方面的因素會使得電芯的安全隱患加倍的體現(xiàn)出來，因此動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)、生產(chǎn)管控的嚴密性等等才是更加重要的部分。