小中大【求助】鋰電池材料熱分析研究
鋰離子電池在目前3C及電動車市場等產業中極具發展潛力，其中關鍵的技術除了需有高功率的材料之外，另一個重要的發展議題則是鋰離子電池的安全特性，如何建立精確的材料熱分析平台，將是未來鋰電池市場上不可或缺的重要技術。本文除了提到影響熱分析的可能因素之外，並說明鋰離子電池熱失效的可能性機制，以及說明如何在未來發展得到最佳化的熱分析數值。
一般來說，鋰電池若沒有穩定的電池原料及設計，在經由日常生活中的過度充放電及撞擊下，會有引起爆炸及燃燒之疑慮，因此安全測試包含了測試電池性能、環境適應能力及機械耐衝擊性等三大類，因此常看到的安全測試有高溫測試(Oven Test)、外部短路測試(External Short-Circuit Test)、過充測試(Overcharge Test)及穿刺測試(Nail Penetration Test)，當鋰電池經由上述安全測試後，造成電池內外部於瞬間局部微短路，因而產生熱量，當此熱量持續產生使電池溫度升高至大於散熱速度時，因而發生熱失效(Thermal Runaway)的現象。
由圖一可得知，鋰電池發生熱失效時可能的原因包含了電解液的熱裂解、電解液在正極上的氧化反應、電解液在負極上的還原反應、正極和負極材料受熱產生的熱裂解，及隔離膜受熱產生內短路而有放熱效應等因子，因此當鋰離子電池發生微短路時，這一連串的連續反應可發現，其正極材料與電解液之間所產生的放熱量最為可觀，因此在鋰電池的發展過程中，如何找出高能量密度與高安全性的正極材料和其所搭配的安全性電解液，使其能大幅提升安全性能，成為目前最熱門的話題。
