动力型锂离子电池由于具有比能量高、大电流输出能力强、循环寿命长等突出的优点已逐渐应用到航天、特种及水中特种等特种领域中，但由于动力型锂离子电池毕竟属于高能电池体系，电池在滥用条件下的安全性如何决定了电池能否得到普及应用。各种滥用条件（如过充电、针刺、挤压、短路）是引起电池内部发生热积累的主要原因，而隔膜的耐温能力如何是电池是否出现热失控的决定因素。本文选用熔点分别为125℃、300℃的两种隔膜组成复合隔膜，并制成5Ah软包装电池和10Ah方形电池，分别考察两种电池采用复合隔膜后在滥用条件下实验电池的安全性。1实验1.1隔膜耐温性能测试将来自不同厂家的5种隔膜分别编号为：隔膜1#（Celgard2340型）、隔膜2#（日本pE型）、隔膜3#（美国pE型）、隔膜4#（Celgard2400型）、隔膜5#（高温型）。将以上5种隔膜裁成100mm×100mm的标准尺寸，分别在常温、高温60℃、高温70℃、高温100℃放置4h后，观察外观，并测量尺寸，以确定不同隔膜的耐温情况。1.2电池制备1.2.1常规隔膜电池使用隔膜2#，利用常规叠片式、卷绕工艺进行极片制备，然后分别使用铝塑膜和圆形钢壳进行5Ah软包电池和10Ah圆形钢壳干态电池的制备。干态电池经注液、化成后备用。常规隔膜电池的安全实验结果作为空白实验。1.2.2复合隔膜电池将常规隔膜更换成复合隔膜，其它同常规隔膜电池的制备方法。
1.3安全实验
1.3.1过充电将满荷电的10Ah电池以3A进行过充电，记录电池的过充电时间、电压上升情况、电池表面温度及电池最后的状态。实验电池类型：⑴（常规隔膜常规电液）电池；⑵（复合膜常规电液）电池；⑶（复合膜过充电液）电池。
1.3.2过放电将放电至3V的10Ah电池继续以3A进行过放电至0V，记录电池的过放电时间、电池电压、电池表面温度及及电池最后的状态。实验电池类型：⑴常规隔膜电池；⑵复合膜电池。
1.3.3短路将满荷电10Ah电池的正负极直接短接（短路电阻≤0.015mΩ），时间大于10min，记录电池的短路时间、电池表面温度及电池的最后状态。实验电池类型：⑴常规隔膜电池；⑵复合膜电池。
1.3.4针刺将满荷电5Ah软包电池进行针刺，观察在针刺前、中、后电池的现象。实验电池类型：⑴pE隔膜电池；⑵复合膜电池。备注：为安全起见，所有安全实验都在安全箱中进行。
2结果与讨论
2.1隔膜耐温测试5种隔膜在60℃、70℃、100℃后的尺寸变化情况见表1所示。表15种隔膜在三种温度下的尺寸变化Table1Dimensionchangeof5typeseparatorsunderthreetemperatures
从上图可以看到，隔膜2#、隔膜5#表现出较好的平整度，所以我们选定隔膜2#、隔膜5#组成复合隔膜进行实验电池的装配。
2.2安全实验2.2.1过充电实验⑴常规电池过充电常规电池过充电过程的现象见图6所示。
图7复合隔膜电池的过充电图
由图8的曲线形状与图6、7截然不同。可以看出，随着过充电的进行，电池的电压也逐渐上升，当电压为4.522V时，此时表面温度为55.3℃时，电压下降，温度上升；当电压降为4.346V时，温度升到101.3℃，随之电压又开始回升，同时电池无法正常输出电流（由原来3A电流逐渐减小），当电压升为6.216V时，温度达到最高值113.2℃（此时电池仅能输出2A），随后电池的输出电流逐渐减小，温度下降，电压上升。当累计过充时间达190min时，电压为7.084V，温度为56.8℃，输出电流已减小为145mA，电池已经不会出现热失控，实验结束。说明在过充型电解液中存在功能添加剂，该添加剂在超过一定电压时发生聚合，聚合产物附着在电极表面增大了电池内阻，从而限制充电电流的输出，从而起到保护电池的作用⑸。经对电池的外观进行观察，电池外形尺寸变化不大，电池不爆炸、不起火，安全可靠。从以上三种类型电池的过充电结果可以看出，由于高温隔膜的使用，使得复合隔膜电池的最高温度（106.7℃）远高于常规隔膜电池的最高温度（80.8℃），提高了电池的耐温能力；采用过充电解液的复合隔膜电池可有效防止电池出现热失控，避免电池出现爆炸、燃烧。
2.2.2过放电实验常规隔膜电池和复合膜电池分别以3A从3V过放电至0V时，过放电现象类似，整个过程仅约为3min，且电池表面没有温升，电池外观没有变化，安全可靠。说明当电池发生过放电时没有安全问题。过放电数据如表2所示。表2ICR42/1200电池过放电数据Table2OverdischargedataforICR42/1200battery
过放电时间、电池电压、表面温度三者之间的关系图如图9和图10所示。
图115Ah电池的钉刺实验Fig.11pinpricktestof5Ahbattery
图125Ah电池钉刺后电池外观Fig.12photoof5Ahbatteryafterpinpricktest在针刺过程中，电池的外包装铝塑膜几乎不发生变化，电池外形基本完整。从以上实验结果可以得出，针刺过程中复合隔膜电池的安全性好于pE隔膜电池。可能的原因为：在针刺过程中，引起电池内部局部短路，内部温度剧烈升高，由于复合隔膜的最高承受温度（近300℃）远优于常规隔膜的温度（约135℃），当温度超过常规隔膜的温度时，电池发生大面积短路，电池发生暴燃现象；由于复合隔膜具有更高的温度承受能力，降低了电池发生大面积短路的可能性，从而使复合隔膜在一定程度上提高了电池安全性。4结论(1)过充电：pTFE隔膜的使用在耐温性能上具有一定的优势，但不能解决电池发生爆炸燃烧，复合隔膜和过充型电液的联合应用可保证过充时电池的安全性；(2)过放电：电池不会产生安全问题；(3)短路：常规隔膜电池和复合膜电池发生短路时都不发生爆炸、起火现象，安全可靠。但复合隔膜可以限制短路时短路电流的输出，提高了电池的安全性；(4)针刺：复合隔膜的使用扩大了隔膜的耐温范围，从而保证了针刺时电池的安全性。
