Η εσωτερική σύνθεση της μπαταρίας λιθίου είναι κυρίως θετικό ηλεκτρόδιο ηλεκτρολύτης | διάφραγμα | ηλεκτρολύτης | Αρνητικό ηλεκτρόδιο, σε αυτή τη βάση, η συγκόλληση του αυτιού των ηλεκτροδίων, η συσκευασία και άλλα βήματα σχηματίζουν τελικά ένα πλήρες κελί. Μετά την αρχική φόρτιση και την εκκένωση του κυττάρου της μπαταρίας, την χωρητικότητα χημικών συστατικών και την εξάτμιση και άλλα βήματα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο εργοστάσιο. Το πρώτο βήμα σε αυτή τη διαδικασία είναι η επιλογή των υλικών. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την ασφάλεια του υλικού είναι η εγγενής τροχιακή ενέργεια, η κρυσταλλική δομή και οι ιδιότητες του υλικού.
Θετικό υλικό ηλεκτροδίου
Ο κύριος ρόλος του θετικού ενεργού υλικού στην μπαταρία είναι να συμβάλει στη συγκεκριμένη χωρητικότητα και την ειδική ενέργεια και το ενδογενές δυναμικό ηλεκτροδίων έχει ορισμένη επίδραση στην ασφάλεια. Για παράδειγμα, τα τελευταία χρόνια, η Κίνα χρησιμοποίησε ευρέως το υλικό LIFEPO4 χαμηλής τάσης (φωσφορικό σίδηρο λιθίου) ως θετικό υλικό ηλεκτροδίου για μπαταρίες ισχύος σε οχήματα μεταφοράς (όπως υβριδικό ηλεκτρικό όχημα HEV, ηλεκτρικό όχημα EV) και συσκευές αποθήκευσης ενέργειας ( όπως αδιάλειπτες τροφοδοσίες). Ωστόσο, τα πλεονεκτήματα ασφαλείας του LIFEPO4 σε πολλά υλικά έρχονται πραγματικά εις βάρος της ενεργειακής πυκνότητας, πράγμα που σημαίνει ότι η διάρκεια ζωής των χρηστών της μπαταρίας (όπως το EV, UPS) θα είναι περιορισμένη. Τα τριμερή υλικά όπως το NMC (LinixMNYCO1-X-YO2) έχουν εξαιρετική απόδοση ενεργειακής πυκνότητας, αλλά ως ιδανικό υλικό καθόδου για μπαταρίες ισχύος, το ζήτημα της ασφάλειας δεν έχει επιλυθεί πλήρως. Για να μελετηθεί η θερμική συμπεριφορά των υλικών καθόδου, οι ερευνητές έχουν κάνει πολλή δουλειά και διαπίστωσαν ότι το ενδογενές δυναμικό ηλεκτροδίου και η κρυσταλλική δομή είναι οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την ασφάλειά του, όπως το αν το δυναμικό ηλεκτροδίων μC και το υψηλότερο κατεχόμενο τροχιακό homo του Το ηλεκτροχημικό παράθυρο του ηλεκτρολύτη είναι απόλυτα αντιστοιχισμένο και αν τα πολλαπλά ιόντα λιθίου μπορούν να περάσουν ομαλά μέσω του πλέγματος ταυτόχρονα. Η απόδοση ασφαλείας των θετικών ενεργών υλικών μπορεί να βελτιωθεί με την επιλογή του τύπου υλικού και του ντόπινγκ στοιχείων.
Αρνητικό υλικό ηλεκτροδίου
Η επίδραση του αρνητικού ενεργού υλικού στην απόδοση της ασφάλειας οφείλεται κυρίως στη σχέση μεταξύ της εγγενούς τροχιακής ενέργειας και της διαμόρφωσης του ηλεκτρολύτη Lumo και Homo. Στη διαδικασία ταχείας φόρτισης, η ταχύτητα του ιόντος λιθίου μέσω της μεμβράνης SEI (διασύνδεση στερεών ηλεκτρολυτών) μπορεί να είναι πιο αργή από τον ρυθμό εναπόθεσης του λιθίου στο αρνητικό ηλεκτρόδιο και οι κρύσταλλοι κλάδου λιθίου θα αναπτυχθούν συνεχώς με τον κύκλο φορτίου και εκκένωσης, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε εσωτερικό βραχυκύκλωμα και να αναφλέξει την καύσιμη θερμική διαφυγή ηλεκτρολυτών, περιορίζοντας την ασφάλεια του αρνητικού ηλεκτροδίου στη διαδικασία γρήγορης φόρτισης. Μόνο όταν η διαφορά μεταξύ της αρνητικής ηλεκτρομαγνητικής δύναμης του κράματος λιθίου με υλικό άνθρακα ως στρώμα ρυθμιστικού διαλύματος και η ηλεκτρομαγνητική δύναμη του λιθίου είναι μικρότερη από -0,7ev, δηλαδή μ a < μ li0.7ev, μπορεί να εγγυηθεί ότι η εναπόθεση του Το λίθιο δεν θα προκαλέσει βραχυκύκλωμα. Για λόγους ασφαλείας, η μπαταρία ισχύος θα πρέπει να χρησιμοποιεί ένα αρνητικό υλικό ηλεκτροδίου με ηλεκτρομαγνητική δύναμη μικρότερη από 1,0EV (σε σχέση με το Li+/Li0) για να επιτευχθεί ασφαλής γρήγορη φόρτιση ή για τον έλεγχο της τάσης φόρτισης πολύ κάτω από το δυναμικό εναπόθεσης του λιθίου. Το Li4Ti5O12 έχει πλεονεκτήματα ασφαλείας σε γρήγορη φόρτιση και γρήγορη εκφόρτιση λόγω της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης του 1,5EV (σε σχέση με το Li+/Li0), το οποίο είναι χαμηλότερο από το LUMO του ηλεκτρολύτη. Υπάρχει επίσης αρνητικό υλικό, TI0.9NB0.1NB2O7, το οποίο μπορεί να φορτιστεί ταχέως και να απορριφθεί για περισσότερο από 30 εβδομάδες σε τάση 1,3 ≤ V ≤ 1,6V (σε σχέση με Li+/Li0) και έχει συγκεκριμένη ικανότητα 300mAHG1, που είναι υψηλότερο από το LTO. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκφόρτισης, δεδομένου ότι δεν υπάρχει ανταγωνισμός μεταξύ της ταχύτητας των ιόντων λιθίου μέσω της μεμβράνης SEI και της εναπόθεσης στο αρνητικό ηλεκτρόδιο, η διαδικασία γρήγορης απόρριψης είναι ασφαλής.