目前的鋰離子電池安全測(cè)試和評(píng)估是在各種濫用條件下對(duì)成品電池進(jìn)行各種安全測(cè)試，并在這些條件下測(cè)試磷酸鐵鋰材料和磷酸鐵鋰電池的優(yōu)異安全性能。與鋰離子電池的安全性相關(guān)的更重要的因素是由于材料和電池的固有原因而導(dǎo)致短路的可能性以及更高的短路概率。另一方面，由于在充電和放電過程中由鋰枝晶的出現(xiàn)引起的內(nèi)部短路的安全問題，放棄了使用鋰金屬作為負(fù)極的鋰二次電池。

鋰電池的安全性問題

人們普遍認(rèn)為鋰離子電池在正常使用條件下是安全的，從日本豐田公司可以看出使用業(yè)內(nèi)認(rèn)為最不安全的鎳基化合物。盡管磷酸鐵鋰材料是熱力學(xué)的，但其熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是所有當(dāng)前陰極材料中最高的并且已經(jīng)在實(shí)際安全性能測(cè)試中得到驗(yàn)證，但是材料和電池短路的可能性是固有的。而且偶然，它可能是最不安全的。

首先，就材料制備而言，磷酸鐵鋰的固相燒結(jié)反應(yīng)是復(fù)雜的非均相反應(yīng)（盡管一些合成技術(shù)聲稱是液相合成工藝，但最終需要高溫固相燒結(jié)的工藝）。有固相磷酸鹽，氧化鐵和鋰鹽，加上碳前體和還原氣相。為了確保磷酸鐵鋰中的鐵元素為正二價(jià)，燒結(jié)反應(yīng)必須在還原氣氛中進(jìn)行，并且在將鐵離子還原成正二價(jià)鐵離子的過程中強(qiáng)還原氣氛，那里將是一種積極的二價(jià)鐵離子進(jìn)一步還原成微量元素鐵的可能性。元素鐵導(dǎo)致電池微短路，這是電池中最忌諱的物質(zhì)。這是日本在動(dòng)力鋰離子電池中不使用磷酸鐵鋰的主要原因之一。

此外，固相反應(yīng)的一個(gè)重要特征是反應(yīng)的緩慢和不完全，這使得在磷酸鐵鋰中痕量Fe2O3的可能性。美國(guó)的Argonne實(shí)驗(yàn)室將磷酸鐵鋰的高溫循環(huán)不良的缺陷歸因于Fe2O3。充電和放電循環(huán)期間的溶解和負(fù)極上的元素鐵的沉淀。另外，為了提高磷酸鐵鋰的性能，需要對(duì)其顆粒進(jìn)行納米粒子化。納米材料的一個(gè)重要特征是它們的低結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性以及高化學(xué)活性，這也在一定程度上增加了鐵磷酸鐵中鐵溶解的可能性，特別是在高溫循環(huán)和儲(chǔ)存條件下。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，通過化學(xué)分析或負(fù)電極上的能譜分析來測(cè)試鐵的存在。

從制備磷酸鐵鋰電池的角度來看，由于磷酸鐵鋰納米尺寸顆粒小，比表面積高，并且高比表面積活性炭具有強(qiáng)氣體，例如空氣中的水分，碳涂層工藝。吸附導(dǎo)致電極加工性能差，粘合劑對(duì)其納米顆粒的粘附性差。在電池制備過程中或在充電和放電循環(huán)以及電池的存儲(chǔ)期間，納米顆粒容易與電極分離，導(dǎo)致電池的內(nèi)部微短路。

據(jù)我們所知，磷酸鐵鋰電池在電池制造商的制造過程中和消費(fèi)者的使用過程中都具有高的短路率。電池制造商經(jīng)常從電池制備過程開始尋找問題，而磷酸鐵鋰材料固有原因引起的短路問題往往得不到認(rèn)可。幾年前，當(dāng)汽車在高速公路上行駛時(shí)，美國(guó)A12318650磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)汽車上爆炸。后來的調(diào)查得出結(jié)論，接線的螺釘沒有擰緊，導(dǎo)致電池因過熱而爆炸。但是，我們認(rèn)為由于電池內(nèi)部短路引起火災(zāi)爆炸的可能性更大。外部螺釘不擰緊產(chǎn)生的熱量將導(dǎo)致18650型鋰電池嚴(yán)重的火災(zāi)和爆炸現(xiàn)象。