隨著民用鋰離子電池的迅速普及和未來電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用，電池安全問題日益突出。有機(jī)電解質(zhì)是極其易燃的物質(zhì)。蓄電池過熱和過充放電可能導(dǎo)致電解液燃燒，甚至引起蓄電池爆炸。因此，在設(shè)計電池時必須考慮電池過度充電的問題，并采取適當(dāng)措施防止電池過度充電。

過度充電不僅會在鋰離子電池的正負(fù)極和電解質(zhì)中引起一系列副反應(yīng)，導(dǎo)致活性材料的損失和電解質(zhì)的消耗，導(dǎo)致電池容量的損失，更容易引發(fā)安全問題。在充電和使用過程中，電池的內(nèi)部溫度將顯著升高。電池的過充電和過放電會引起電解質(zhì)的劇烈分解，同時伴隨著大量熱量和氣體的產(chǎn)生，電池內(nèi)部的溫度和壓力會升高。因此，電池的安全保護(hù)主要從電池電壓、內(nèi)部溫度和內(nèi)部氣壓三個方面考慮。從電解液的角度來看，所采取的安全措施可分為電解液內(nèi)部和電解液外部兩個方面。目前，商用鋰離子電池除了電解液外，普遍還采取了安全防護(hù)措施，包括以下幾個方面。

① 防爆閥。當(dāng)電池內(nèi)部壓力異常升高時，防爆閥變形并切斷放置在電池內(nèi)部用于連接的導(dǎo)線，電池停止充電。

② 帶自動關(guān)閉機(jī)構(gòu)的隔膜。液體鋰離子電池的聚合物隔膜通常是多孔膜。

在正常情況下，離子可以自由地穿過這些微孔，以實(shí)現(xiàn)正負(fù)電極之間的電荷交換。但當(dāng)電池內(nèi)部溫度上升到一定閾值時，聚合物薄膜會融化，微孔會自行關(guān)閉，堵塞用作傳輸通道的微孔，從而終止充電過程，避免了電池內(nèi)部溫度高可能導(dǎo)致的安全問題。當(dāng)然，電池的使用壽命也會結(jié)束。在這方面，有一些聚合物材料可供選擇。例如，聚丙烯的熔點(diǎn)為155°C，聚乙烯的熔點(diǎn)為130°C。

③ 正溫度系數(shù)（PTC）部件。這是一種綜合考慮電池內(nèi)部溫度和壓力，在電池中安裝PTC元件，實(shí)現(xiàn)電池自動保護(hù)功能的方法。基本原理是：在充電過程中，當(dāng)電池內(nèi)部溫度升高時，PTC元件會輸出更高的電阻，打開通風(fēng)口，釋放電池中的氣體和/或劃分電池壓力，使電池本身無法繼續(xù)充電（即，電池正負(fù)極之間的電壓仍然是安全電壓）。

④ 電子電路。對于電池組（在某些特殊情況下甚至是單電池鋰離子電池），在電池外部安裝了特殊的電子電路，以防止電池過充電和過放電和/或?qū)崿F(xiàn)其他管理功能。如果電池的溫度和/或壓力傳感器進(jìn)一步與控制電池充電和放電電壓的電子電路連接，則可以更全面地實(shí)現(xiàn)電池的安全保護(hù)功能。當(dāng)然，這無疑會增加電池的制造成本，降低電池組的比能量。

⑤ 電極材料添加劑。當(dāng)Li2CO3與正極材料混合時，當(dāng)發(fā)生過充電時，添加劑Li2CO3分解，釋放CO2，并增加電池的內(nèi)部壓力。這種內(nèi)部壓力會激活預(yù)先放置在電池頂部的通風(fēng)口，釋放電池內(nèi)部的壓力并切斷充電電路。在電池的正常使用中，添加劑不會顯著影響電流。加拿大Moli能源公司在石墨/Li2CO3電池中添加了2質(zhì)量%的聯(lián)苯作為過充電保護(hù)劑。聯(lián)苯分解產(chǎn)生的固體產(chǎn)物沉積在正極表面，增加了電池的內(nèi)阻，降低了電池的快速充電能力。這些方法可以看作是物理方法和化學(xué)添加劑方法的結(jié)合，以防止電池過度充電。

顯然，上述電池的物理安全保護(hù)方法都是被動的，也就是說，這些安全保護(hù)措施通常只有在電池中出現(xiàn)不安全因素后才能發(fā)揮作用。因此，與電解質(zhì)添加劑相比，從電池材料，特別是電解質(zhì)以外的材料采取的上述安全措施的可靠性相對較低。