第七章：安全特性

与许多其他技术一样，锂离子电池也存在一些固有的安全挑战。从本质上讲，你有一个能量容器，在一定条件下可以释放出来。释放的能量大小将取决于锂离子电池的大小（容量）。此外，在电池制造过程中总是有可能发生污染或错误，这可能导致早期故障或能量释放。

为了帮助减轻这些风险，许多电池制造商在其设计中集成了几个安全功能。在各种各样的电池类型中，第一个也是最常见的是排气口。在电池内部压力积聚的情况下，电池通风口基本上被设计成电池内的工程失效点。当电池内的压力积聚时，这个通风口就会打开。工程通风口通常只包括在具有硬罐型容器的电池中；袋式电池使用的通风口略有不同。袋型电池更有可能被设计成缺口或其他点，以便试图将故障引导到特定区域。如果没有这个缺口，袋型电池就很难预测电池会在哪里失效。

CID是一种不可重置的保险丝，通常集成到内部电池组件中。CID是一种工程保险丝，通常是基于压力的。因此CID集成到硬罐型电池中，因为在袋式电池中使用基于压力的保险丝要困难得多。从本质上讲，CID是一个由两部分组成的机制，其设计目的是在压力积聚超过某一点时分离和切断流向端子的电流。

在一些电池设计中包含的另一种类型的安全功能是热保险丝，称为PTC装置。PTC本质上是一个可复位的热保险丝，如果温度单元上升到预定的点以上，它就会打开。如果这个PTC打开，电池终端和水母之间的电流流动就会暂时中断。

如果电池的温度回落到正常工作温度，PTC将复位，电池将再次可用。PTC面临的挑战是，它通常会限制从电池流出的最大电压，因此仅限于小型便携式应用中的小型电池，通常低于26V左右。

另一个安全特性是我们实际上已经讨论过的，即分离器。在锂离子电池中，PP、PE和陶瓷涂层三种类型的分离器也具有安全功能。在塑料基（PP，PE）分离器中，它们被设计成在预定义的温度下失效（熔化）。事实上，一些电池使用三层PP/PE/PP电池，它允许中心层在比PP层低约20°C的温度下熔化。这样可以防止锂离子在阳极和阴极之间流动，目的是减缓/防止发生故障事件。在陶瓷涂层分离器中，陶瓷具有更高的温度，在此温度下它们将失效，因此可以在热失控发生之前实现更高的电池温度。陶瓷分离器的另外两个好处是，它们不会像PP或PE分离器那样收缩，陶瓷分离器也被认为有助于改善电池在指甲穿透事件中失效的方式。

这些安全特性可以设计成许多电池类型，但传统的18650圆柱形电池通常具有CID和ptc型安全特性。在较大的电池尺寸中，这些特性更难集成，并且如上所述，PTC将限制最大电压，因此不适合用于高压系统的电池。