從電池機理角度來分析，鋰離子電池的起火爆炸是由于鋰離子電池熱失控而產生的，根源主要是電極和電解液間在合適的條件下產生的劇烈的化學放熱反應。目前商業(yè)化應用于鋰離子動力電池的正極材料有磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰和錳酸鋰等；負極材料主要有石墨或及其復合材料和鈦酸鋰等；電解液主要由有機溶劑和鋰鹽組成，隔膜的主要成分是聚丙烯、聚乙烯或兩者的復合材料。

對于正極材料來說，磷酸鐵鋰發(fā)生熱分解所需的溫度最高，其分解所放出的熱量最少，是目前安全性最好的正極材料。負極材料中，石墨負極與電解液的反應的溫度最低，最容易與電解液發(fā)生反應，放出的熱量最高，而鈦酸鋰負極發(fā)生分解反應的溫度不僅高于石墨與電解液的反應，而且放出的熱量遠低于石墨反應放出的熱量，因此鈦酸鋰材料的安全性遠高于石墨負極。

除此之外，動力電池在充放電循環(huán)中，電池組成物質會發(fā)生一些物理和化學的變化而導致電池性能的衰退，這些變化將會在一定程度上影響電池的安全性。事實上，在電池出產后的實際使用中，電池的起火等事故時有發(fā)生。現(xiàn)有的對于未經循環(huán)的新鮮電池的安全性研究成果并不能完全解釋事故的發(fā)生機理。不同材料、不同容量、不同設計電池循環(huán)過程中的電化學或耐濫用行為或許有所差異。根據所用負極材料的不同，目前市場上常見的動力電池分為兩大類，碳負極體系和鈦酸鋰負極體系電池。

由于碳負極嵌鋰后電位與金屬鋰的電位很接近，金屬鋰的沉積，一般發(fā)生在負極表面。鋰離子在遷移到負極表面時，部分鋰離子沒有進入負極活性物質形成穩(wěn)定的化合物，而是獲得電子后沉積在負極表面成為金屬鋰，并逐步形成鋰枝晶。隨著循環(huán)次數的不斷增加，內部極化加劇，鋰枝晶隨著鋰離子電池的循環(huán)不斷生長，可能會穿透隔膜，引起正負極短路。電池在經過近千次循環(huán)過后，由于電池材料結構的變化（不停的膨脹收縮）及副反應產物的堆積（析鋰），碳負極表面出現(xiàn)了很多凸起。這種變化不僅影響了電極結構和活性，也會使隔膜受力變形，增大其受破壞的可能性。電池在短路、擠壓、過充實驗中極易發(fā)生熱失控。

與碳負極材料相比，鈦酸鋰材料被稱為“零應變材料”，穩(wěn)定性高，具有更高的嵌鋰電位（1.55Vvs.Li+/Li），從根本上消除了金屬鋰枝晶的產生，降低了電池發(fā)生內部短路的風險。鈦酸鋰與電解液之間的反應活性較低，幾乎不生成SEI膜，因而具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性，其常溫循環(huán)壽命可達25000次以上。在很高的溫度下，鈦酸鋰能夠吸收正極分解所產生的氧氣，降低了熱失控的風險，提高了電池的安全性。以鈦酸鋰取代碳材料作為鋰離子電池的負極，為保障鋰離子電池的安全、提高電池的循環(huán)性能和使用壽命提供了堅實的基礎。