跟著鋰離子電池在全球市場(chǎng)的提高，每年有數(shù)十億只鋰離子電池被消費(fèi)出來(lái)，并進(jìn)入到顧客手中。鋰離子電池在為咱們?nèi)兆訋?lái)龐大的便當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)，也躲藏著很多的安全隱憂等問(wèn)題。近年來(lái)，跟著智能化浪潮的展開，越來(lái)越多的設(shè)備都朝著的智能化方向的展開，例如電視、音箱、轎車等等，它們能夠根據(jù)環(huán)境、用戶運(yùn)用習(xí)氣等方面，不時(shí)的提高自己，完結(jié)自我進(jìn)化，改善用戶的運(yùn)用體驗(yàn)。

關(guān)于鋰離子電池而言，在運(yùn)用進(jìn)程中可能會(huì)面臨不一樣的運(yùn)用環(huán)境的檢測(cè)，有些運(yùn)用場(chǎng)景可能會(huì)對(duì)鋰離子電池構(gòu)成較大的應(yīng)戰(zhàn)。咱們希望鋰離子電池能夠更加智能一些，能夠根據(jù)運(yùn)用環(huán)境及時(shí)對(duì)鋰離子電池運(yùn)用戰(zhàn)略停止調(diào)整，一方面確保鋰離子電池的安全性，一方面也能確保鋰離子電池功能和運(yùn)用壽數(shù)。

1.智能自我保護(hù)

鋰離子電池的自我保護(hù)是鋰離子電池的最根本的功用，如今鋰離子電池組的BMS體系根本上都能夠完結(jié)溫度保護(hù)、電流保護(hù)等功用，可是這都是在體系層級(jí)上的保護(hù)，而關(guān)于鋰離子電池的智能化規(guī)劃能夠完結(jié)鋰離子電池層面的自我保護(hù)，例如在電池內(nèi)添加額外的感應(yīng)電極、添加溫度反應(yīng)智能材料，通過(guò)在鋰離子電池內(nèi)添加一些智能結(jié)構(gòu)和材料，從而完結(jié)鋰離子電池智能化規(guī)劃。

1.1防內(nèi)短路規(guī)劃

內(nèi)短路是影響鋰離子電池安全性的嚴(yán)峻問(wèn)題，因?yàn)殇囍А⒍嘤辔锏日兄碌匿囯x子電池內(nèi)短路，常常會(huì)惹起嚴(yán)峻的安全問(wèn)題。

為了搞定鋰枝晶生長(zhǎng)招致的內(nèi)短路事故，人們規(guī)劃了多種方法監(jiān)控鋰離子電池內(nèi)部鋰枝晶的生長(zhǎng)。例如Wu等人規(guī)劃的多功用隔膜，這種隔膜在傳統(tǒng)的聚合物隔膜中間還參加了一層金屬，這層金屬充任了鋰枝晶探測(cè)器的功用，通過(guò)監(jiān)測(cè)這層金屬與負(fù)極之間的電壓差，就能夠完結(jié)對(duì)鋰枝晶的監(jiān)控，使得該隔膜即保存了傳統(tǒng)隔膜的功用，也完結(jié)對(duì)鋰枝晶的監(jiān)控。斯坦福大學(xué)的KaiLiu三層復(fù)合多功用隔膜，改隔膜的特性是隔膜的中間層參加了SIO2，當(dāng)鋰枝晶生長(zhǎng)到一定水平時(shí)，穿刺隔膜時(shí)，SIO2會(huì)與金屬鋰發(fā)生反應(yīng)，耗費(fèi)鋰枝晶，從而防止鋰枝晶的進(jìn)一步生長(zhǎng)。

1.2智能防止鋰離子電池過(guò)熱

鋰離子電池假如發(fā)生過(guò)熱(如外部加熱、短路進(jìn)程自放熱等)會(huì)惹起隔膜縮短，惹起正負(fù)極短路，從而招致熱失控發(fā)生。傳統(tǒng)的PP-PE-PP復(fù)合隔膜在較低的溫度下，能夠完結(jié)主動(dòng)閉孔功用，從而切斷正負(fù)極的反應(yīng)，到達(dá)抑止電池過(guò)熱的作用，可是假如溫渡過(guò)高，PP層也發(fā)生縮短時(shí)，這種三層復(fù)合隔膜也就失效了。

為了搞定鋰離子電池在過(guò)熱情況下的安全性問(wèn)題，Yim等人規(guī)劃一款能夠保護(hù)鋰離子電池過(guò)熱情況下安全的電解液添加材料。咱們都曉得普通的電解液阻燃劑都會(huì)對(duì)鋰離子電池的功能形成嚴(yán)峻影響，因此難以在實(shí)踐中的運(yùn)用。而Yim等降阻燃劑裝入了獨(dú)立的小膠囊之中，這些膠囊的外壁材料在電解液中非常穩(wěn)定，因此正常情況下不會(huì)對(duì)鋰離子電池功能產(chǎn)生影響。當(dāng)溫度逾越70攝氏度時(shí)，在阻燃劑DMTP的蒸汽壓的作用下，惹起外殼的決裂，將阻燃劑釋放到電解液之中，招致電解液的電導(dǎo)率急劇降落，阻止電池內(nèi)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)。

上述的方法對(duì)鋰離子電池的保護(hù)是一次性的，即一旦保護(hù)機(jī)制發(fā)動(dòng)，則意味著整個(gè)電池失效。為了搞定上述問(wèn)題，Yang等人規(guī)劃了一種能夠多次發(fā)動(dòng)的保護(hù)辦法，該方法的特性是采用能夠在溫度的影響下，停止可逆的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變的智能電解液。該款電解液主要由PNIPAM/AM構(gòu)成，當(dāng)溫度逾越轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，PNIPAM會(huì)由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)樵魉裕瑥亩鴺O大的抑止離子在其間的擴(kuò)散。重要的是，在溫度降低時(shí)該反應(yīng)完好可逆，因此能夠完結(jié)對(duì)電池的多次保護(hù)，該技能能夠運(yùn)用水系超級(jí)電容器上，保護(hù)電容器的安全。

2.智能主動(dòng)修正

跟著鋰離子電池的提高，鋰離子電池面臨的各種損害的時(shí)機(jī)也在不時(shí)添加，假如鋰離子電池能夠完結(jié)像生物體那樣的主動(dòng)修正功用，這關(guān)于延長(zhǎng)鋰離子電池的運(yùn)用壽數(shù)，降低鋰離子電池的安全風(fēng)險(xiǎn)就有非常重要的意義。

2.1外界損害的主動(dòng)修正

具有主動(dòng)修正功用的電池其實(shí)不是什么全新的概念，例如Li-I電池，其隔膜實(shí)踐上就是Li與I的反應(yīng)產(chǎn)品LiI，因此在隔膜毀壞后，Li與I發(fā)生接觸，反應(yīng)產(chǎn)品LiI就完結(jié)了對(duì)隔膜的修補(bǔ)。

現(xiàn)代意義的主動(dòng)修正功用鋰離子電池，更多的是根據(jù)多功用材料完結(jié)的，例如Wang等人規(guī)劃的自修正功用的超級(jí)電容器，其主要是由超分子材料構(gòu)成的網(wǎng)構(gòu)成，材料內(nèi)很多的氫鍵使得材料在面臨機(jī)械損害時(shí)具有主動(dòng)修正的特性。在50攝氏度下，材料被切斷后，能夠在5min之內(nèi)自我愈合。

上述的自愈合規(guī)劃主要是針對(duì)水系超級(jí)電容器，自愈合鋰離子電池的規(guī)劃還面臨不小的應(yīng)戰(zhàn)，這很大水平是因?yàn)殇囯x子電池的有機(jī)電解液暴漏在空氣之中，會(huì)嚴(yán)峻的影響鋰離子電池的功能，因此自愈合鋰離子電池規(guī)劃還需求依靠電解液的接連改良。

2.2外形回憶才能

跟著可穿戴設(shè)備的提高，傳統(tǒng)的硬殼結(jié)構(gòu)的鋰離子電池從前無(wú)法滿足實(shí)踐運(yùn)用的需求，因此能夠在遭到外力(如熱、電磁力、壓力等)發(fā)生形變后，能夠康復(fù)初始規(guī)劃外形，就成為了特種鋰離子電池的需求。Yan等人使用外形回憶合金TiNi規(guī)劃的具有外形回憶才能的超級(jí)電容器，TiNi合金的相變溫度為15攝氏度，而人體皮膚外表的溫度大約在35攝氏度左右，因此該電容器能夠在人體體溫的作用下康復(fù)到初始的外形，主動(dòng)纏繞在伎倆上。

假如把上述的外形回憶合金TiNi做成纖維狀，還能夠制成多種外形的具有外形回憶功用的電池。這一功用在航天領(lǐng)域有著很好的運(yùn)用將來(lái)，在發(fā)射之前，首先在較低的溫度下，將電池折疊盡量減少體積，進(jìn)入太空后，康復(fù)溫度，則電池主動(dòng)回復(fù)其初始外形，并且在整個(gè)進(jìn)程中電池的電功能不受任何影響，這將極大的提高航天發(fā)射的效率。

智能化浪潮是一個(gè)不可逆的趨向，鋰離子電池的智能化展開將是一個(gè)非常重要的方向，跟著材料和規(guī)劃技能的不時(shí)進(jìn)步，相信咱們?cè)趯?lái)將能夠見證更加智能、更加人性化的蓄電池的出生。