前言
鋰電池具有高能量密度、高功率密度、電容量大及無記憶效應等優點。然而，鋰電池系統使用的耐高電壓之有機溶劑具可燃性，當具高電容量正/負極活性物質於溫度上升之際，會分解並釋放大量熱量，致使鋰電池在不當使用情況之下，可能會產生危險之虞，甚至起火爆炸。
為了對鋰電池的安全性有初步的了解，在此，將針對電池的材料系統之熱穩定性闡述，並從電池設計的觀點介紹安全機制。
熱對電池的影響
電池因不當使用所產生的熱，主要可分為兩種形式：其一為電池正負端點遇上不當負載時，所引起的電池內部反應，例如過充(充電電壓過高)、過放、外部短路(瞬間大電流)
等…所產生的熱量會造成電池整體溫度上升；而另一狀況則是電池遭受外力，如撞擊、穿刺、壓碎時，會使電池內部瞬間局部短路，產生高溫熱點。
當電池溫度到達某一程度時，會引發電池內部材料產生化學反應並放出熱量，若熱量累積速度大於散熱速度，使得溫度繼續升高，再引發其它放熱效應，將導致電池自行加熱，溫度快速上升。此稱之為Thermal
Runaway，是電池產生危險的主要原因。
針對電池材料進行熱穩定分析時，常使用微差掃描熱卡計(Differential Scanning Calorimeter,
DSC) 作為評估工具，其藉由對樣品以固定速率升溫，量測其吸熱或放熱的熱量變化，將可得到反應熱、反應起始溫度等熱性質，並進而對材料的熱穩定性進行評估。
安全裝置
鋰電池無論是單顆使用或多顆串聯/並聯成模組，外部電路通常會有電壓、電流、溫度之偵測及保護裝置，在電池狀況異常時可切斷電路，但電池本身也必須具備安全裝置，在外部保護失效、電路故障或電池遭受外力破壞時，仍可避免危險的發生。
通常電池本身會以「過電流」或「PTC 保護裝置」為主，當電流過大已超過本身的設定值時，就會產生開路或是電阻變大，讓電流無法流通，達到無法繼續充電之功能。當然在選用時，必須注意本身的反應時間，不要因反應過慢，造成電池產生過熱進而爆炸的
產生。
結論
鋰電池除了以高性能、大容量為開發目標外，在安全方面的要求也不容小覷。因此，為兼顧性能提昇與加強安全性，如何在進一步了解電池的材料特性與熱反應產生的機制後，可於新材料的結構設計開發與電池內部安全機構的設計上做一整體性的配合，將是各業界未來重要的研發課題。 |
