限压添加剂对锂离子电池的过充和局部过充问题的解决

锂离子电池过充电时，过多的锂离子从阴极材料释出，并被硬塞进锂离子电池的炭负极结构里或在炭表面形成锂枝晶，使阴极材料的结构逐渐塌陷，对电极结构造成永久的损坏；同时，电解液组分在高电位的阴极表面发生不可逆氧化分解，产生气体并放出大量的热，致使电池内压和温度急剧上升，从而产生巨大的安全隐患。商品化小型锂离子电池是通过外加专用的过充电保护电路，或者在单个电池上装置安全阀等物理方法实现对电池的保护。这些方法虽然可以有效地避免电池过充电，但也存在一些不足之处，一方面使电池本身的电路复杂化，增加了电池的成本；另一方面，通过监测电池外压来确定电池的充电状态往往是不精确的，通常以牺牲电池的有效容量为代价而降低了电池的能量密度，也难以避免反复的局部过充对电池的影响和破坏。
限压添加剂又叫过充电保护添加剂，在电解液中使用这种添加剂可以在电池内部建立一种防过充的电化学自我保护机制，简单有效地解决电池的过充和局部过充问题，在充电时可将阴极电位和电池电压限制在安全范围之内。此外，还可以大大简化锂离子电池的制造工艺，降低电池的生产成本，最大限度地保障电池的安全性。因此，限压添加剂的研制已经成为最近几年来锂离子电池添加剂研究的重要方向，并在不同方面取得了进展。
锂离子电池限压添加剂的种类繁多，按照它们在电解液中的作用机制可以分为氧化还原飞梭电对添加剂、气体发生添加剂和电聚合添加剂。本节对锂离子电池电解液限压添加剂的作用机理和研究现状进行了介绍，比较了不同限压添加剂的优缺点及其对电池性能的影响。