小編通過引用網絡文獻，針對鋰離子電池針刺機理及安全性改善，從影響鋰離子電池針刺安全性的因素、提高鋰離子電池針刺安全性的方法及作用機理、鋰離子電池針刺引發熱失控的機理研究三個方面總結歸納了國內外最近的研究進展，梳理了針刺機理的研究思路，以期為鋰離子電池的安全設計提供參考。

2、提高鋰離子電池針刺安全性的方法

提高鋰離子電池針刺安全性的方法包括：降低鋰離子電池的容量/荷電態、增大接觸電阻、材料優化等。由于降低容量/荷電態等不能從根本上改善鋰離子電池的針刺安全性，因此需要通過材料優化設計，提高其針刺安全性。

2.1隔膜優化

Y.M.Deng等采用粘性層+陶瓷層隔膜，由于粘性涂層的作用，隔膜在加載力的方向具有較好的延展性，因此，針刺時能夠部分填充針孔，在一定程度上阻止正負極短路。類似地，B.Jung等的研究表明，通過在PE基膜表面涂覆非水性陶瓷層，如Al2O3、Mg(OH)2，能夠提高隔膜耐熱溫度至200℃，減小內短路時的熱收縮，從而提高針刺安全性。其中，涂覆Mg(OH)2的隔膜延展性更好，而涂覆Al2O3的隔膜脆性較大，前者在針刺點附近更不易破碎，因此，針刺熱失控風險降低。

J.H.Chen等采用玻璃纖維與聚丙烯酸酯制成復合隔膜(GFP)，熱穩定性顯著提升，350℃保持30min，無熱收縮。與PE隔膜相比，采用GFP隔膜制成的鋰離子電池針刺安全性顯著提升，同時與電解液浸潤性改善，功率和壽命提升。

綜上所述，采用功能型隔膜設計，一方面提高了隔膜的耐溫性，減小針刺點附近的隔膜熱收縮，從而降低針刺內短路產熱;另一方面，通過功能涂層提高隔膜的延展性，在一定程度上降低正負極短路程度，也可以提高針刺安全性。

2.2集流體優化

針刺時，在集流體上產生放射狀裂紋，使極片分裂成花瓣狀的劈鋒，當隔膜失效時，正負極的劈鋒會互相接觸，形成內短路。因此，通過減少劈鋒的數量，可以抑制內短路。M.Wang等采用光刻等方法，在集流體上刻蝕特定規則形狀的圖案，對電池容量、循環影響不大，在針刺時由于預制缺陷的存在，針刺點附近劈峰斷裂，內短路面積減小。采用上述集流體制備電池進行針刺實驗，結果表明，集流體改性后的滿電態電池針刺時溫升與常規電池放電態溫升相當M.T.M.Pham等采用以聚合物為基底、涂覆鋁/銅的箔材分別作為正負集流體制成的18650鋰離子電池100%通過針刺測試，而對照組全部熱失控。其中，聚合物涂覆鋁的集流體對改善熱失控起到關鍵作用，原因在于針刺點附近的鋁箔熔化導致電子回路被切斷，內短路中止。已有研究證實，鋁箔與滿電態負極之間的短路是導致針刺熱失控的關鍵因素，因此，通過鋁集流體設計優化，抑制鋁劈鋒的形成，可以降低針刺熱失控風險。

2.3電解液優化

Y.Shi等提出，通過降低電解液中的離子導電性，增大電荷轉移內阻，能夠降低電池熱失控風險，這類物質稱為“熱失控延緩劑”。但是直接在電解液中加入這類物質，會嚴重影響鋰離子電池的電性能。通過將熱失控延緩劑單獨封裝放入鋰離子電池內殼，在受到外部機械破壞如針刺時，釋放到電解液中，從而起作用。研究表明，三己胺(THA)是非常有效的熱失控延緩劑，通過與隔膜度浸潤，并與電解液不相溶的特性，達到阻礙鋰離子傳輸的目的。

2.4極片涂層

ATL申請的中文專利中提到，在負極活性層表面涂覆一層產氣涂層，當鋰離子二次電池發生針刺(包括毛刺刺穿)、擠壓等不正當使用時，產氣涂層產生的氣體能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，從而避免鋰離子二次電池內部短路，引起起火甚至爆炸。產氣涂層為偶氮類化合物、亞硝基類化合物或磺酰肼類化合物，材料的分解溫度為90~250℃。通過材料優化設計，提高針刺點附近的電子電阻(如隔膜和集流體優化等)或離子電阻(如電解液優化等)，可以從根本上降低針刺內短路產熱，從而降低針刺熱失控風險。