隨著手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品、電動(dòng)汽車的普及，鋰離子電池在人們生活當(dāng)中扮演著越來越重要的角色，其安全問題逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。近些年，由于電池引發(fā)的燃燒爆炸等事故，給鋰離子電池的安全性問題再次敲響了警鐘。

對(duì)于鋰離子電池存在的安全隱患，需要從多方面采取安全措施。鋰離子電池廠商通常采用常見的三種安全設(shè)計(jì)：

1熱封閉隔膜，當(dāng)出現(xiàn)針刺或擠壓時(shí)，能夠保證隔膜迅速封閉，阻止內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)；

2正溫度系數(shù)（PTC）部件，當(dāng)電池產(chǎn)熱到一定溫度時(shí)，PTC部件隨著溫度升高而電阻變大，從而減小電流，保障電池安全，類似于保險(xiǎn)絲；

3安全閥，當(dāng)電池內(nèi)部氣壓增大，那么安全閥就會(huì)爆裂釋放內(nèi)部壓力，從而保證電池不會(huì)出現(xiàn)爆炸等極端情況。但是，由于這類傳統(tǒng)防護(hù)措施均屬于一次性被動(dòng)防護(hù)手段，一旦啟動(dòng)將使得鋰離子電池經(jīng)歷不可逆的容量損失和破壞。

這些防護(hù)手段一般置于鋰離子電池電化學(xué)體系之外，很難主動(dòng)、及時(shí)感知各種沖擊、碰撞、短路、過熱等濫用情況，并做出快速反應(yīng)。而采用智能材料和智能設(shè)計(jì)，通過對(duì)鋰離子電池進(jìn)行材料和系統(tǒng)層面的設(shè)計(jì)是更加有效的新型解決方案，不僅可實(shí)現(xiàn)基于正負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)的材料層級(jí)可逆保護(hù)，而且可實(shí)現(xiàn)基于鋰電池器件的智能監(jiān)控和主動(dòng)響應(yīng)。主動(dòng)防護(hù)型的智能可逆保護(hù)措施，可有效提高下一代高性能鋰離子電池的安全特性。

通過對(duì)于近年來相關(guān)研究的分析，中國科學(xué)院金屬研究所李峰研究員課題組總結(jié)了新型智能材料、新型化學(xué)及智能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在鋰離子電池應(yīng)用中的最新研究進(jìn)展，重點(diǎn)討論了相關(guān)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則與鋰電池安全性能和電化學(xué)性能之間的關(guān)系。

在智能材料的鋰離子電池應(yīng)用方面，主要探討了能實(shí)現(xiàn)可逆多次熱響應(yīng)的智能材料設(shè)計(jì)，包括PTC復(fù)合的鋰離子電池正負(fù)極、PTC涂層、自修復(fù)聚合物及高溫下具有離子阻隔效應(yīng)的功能聚合物和微球等；在新型化學(xué)領(lǐng)域，探討了可逆耐過充添加劑、耐過充鋰電池隔膜和阻燃隔膜等，也討論了能夠?qū)崿F(xiàn)低溫環(huán)境自加熱、枝晶探測和正負(fù)極電壓分別監(jiān)控的新型智能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，本文指出智能材料和設(shè)計(jì)的研究和發(fā)展將會(huì)使得下一代高性能鋰離子電池的開發(fā)和應(yīng)用取得更多的突破。