隨著鋰離子電池在全球市場的普及，每年有數十億只鋰離子電池被生產出來，并進入到消費者手中。鋰離子電池在為我們生活帶來巨大的便利的同時，也隱藏著眾多的安全隱患等問題。近年來，隨著智能化浪潮的發展，越來越多的設備都朝著的智能化方向的發展，例如電視、音箱、汽車等等，它們能夠根據環境、用戶使用習慣等方面，不斷的提高自己，實現自我進化，改善用戶的使用體驗。

對于鋰離子電池而言，在使用過程中可能會面臨不同的使用環境的考驗，有些使用場景可能會對鋰離子電池形成較大的挑戰。我們希望鋰離子電池能夠更加智能一些，能夠根據使用環境及時對鋰離子電池使用策略進行調整，一方面保證鋰離子電池的安全性，一方面也能保證鋰離子電池性能和使用壽命。

智能自我保護

鋰離子電池的自我保護是鋰離子電池的最基本的功能，目前鋰離子電池組的BMS系統基本上都能夠實現溫度保護、電流保護等功能，但是這都是在系統層級上的保護，而對于鋰離子電池的智能化設計可以實現鋰離子電池層面的自我保護，例如在電池內增加額外的感應電極、增加溫度反饋智能材料，通過在鋰離子電池內增加一些智能結構和材料，從而實現鋰離子電池智能化設計。

1.1、防內短路設計

內短路是影響鋰離子電池安全性的嚴重問題，由于鋰枝晶、多余物等導致的鋰離子電池內短路，往往會引起嚴重的安全問題。

為了解決鋰枝晶生長導致的內短路事故，人們設計了多種方法監控鋰離子電池內部鋰枝晶的生長。例如Wu等人設計的多功能隔膜，這種隔膜在傳統的聚合物隔膜中間還加入了一層金屬，這層金屬充當了鋰枝晶探測器的功能，通過監測這層金屬與負極之間的電壓差，就可以實現對鋰枝晶的監控，使得該隔膜即保留了傳統隔膜的功能，也實現對鋰枝晶的監控。斯坦福大學的Kai Liu三層復合多功能隔膜，改隔膜的特點是隔膜的中間層加入了SiO2，當鋰枝晶生長到一定程度時，穿刺隔膜時，SiO2會與金屬鋰發生反應，消耗鋰枝晶，從而避免鋰枝晶的進一步生長【1】。

1.2、智能防止鋰離子電池過熱

鋰離子電池如果發生過熱（如外部加熱、短路過程自放熱等）會引起隔膜收縮，引起正負極短路，進而導致熱失控發生。傳統的PP-PE-PP復合隔膜在較低的溫度下，能夠實現自動閉孔功能，從而切斷正負極的反應，達到抑制電池過熱的效果，但是如果溫度過高，PP層也發生收縮時，這種三層復合隔膜也就失效了。

為了解決鋰離子電池在過熱情況下的安全性問題，Yim等人設計一款能夠保護鋰離子電池過熱情況下安全的電解液添加材料。我們都知道一般的電解液阻燃劑都會對鋰離子電池的性能造成嚴重影響，因此難以在實際中的應用。而Yim等降阻燃劑裝入了獨立的小膠囊之中，這些膠囊的外壁材料在電解液中非常穩定，因此正常狀況下不會對鋰離子電池性能產生影響。當溫度超過70攝氏度時，在阻燃劑DMTP的蒸汽壓的作用下，引起外殼的破裂，將阻燃劑釋放到電解液之中，導致電解液的電導率急劇下降，阻止電池內進一步發生反應。

上述的方法對鋰離子電池的保護是一次性的，即一旦保護機制啟動，則意味著整個電池失效。為了解決上述問題，Yang等人設計了一種能夠多次啟動的保護措施，該方法的特點是采用能夠在溫度的影響下，進行可逆的溶膠-凝膠轉變的智能電解液。該款電解液主要由PNIPAM/AM構成，當溫度超過轉變溫度時，PNIPAM會由親水性轉變為憎水性，從而極大的抑制離子在其中的擴散。重要的是，在溫度降低時該反應完全可逆，因此可以實現對電池的多次保護，該技術可以應用水系超級電容器上，保護電容器的安全。