利用隔膜自然切断电路
图5：隔膜的表面
通过SEM观察，隔膜表面分布着许多微孔。微孔内存留有电解液，形成电极间离子导电的通道。
隔膜也在LIB的安全对策中扮演着重要角色。隔膜通常使用聚乙烯（PE）微孔膜。从PE隔膜表面的SEM照片来看，直径为亚微米等级的PE原纤维（比纤维还细的叫作“原纤维”）形成了类似于无纺布的薄垫，上面也有许多亚微米等级的微孔（图5）。
充放电时Li+（锂离子）会穿过微孔，在正负极之间移动。当电池温度因误操作等原因异常升高时，根据分子量的不同，PE会在120～130℃的温度下熔化，堵塞微孔。从而使锂离子无法移动，断开充电或放电电流。这种现象叫作“隔膜切断”。
理论虽然如此，实际却没有这么顺利。比如说，个人电脑电源等采用的直径18mm×65mm的“18650”电池使用面积约为350～400cm2的两片隔膜。面积如此之大的隔膜很难整片同时切断。同时切断意味着要让具有相当大范围软化点的PE在达到某一特定温度后，所有区域同时软化。
而且，如果单是局部软化，反而会令问题变得严重。发生局部软化时，锂离子会集中从微孔没有封闭的部分穿过，在该部位形成大电流。而且，软化的PE强度低，很容易破裂（叫作“击穿”），甚至会导致正负极“直接短路”，非常危险。
靠朋友解决了问题
既然如此，要怎么解决呢？答案其实很简单：采用结晶性聚合物作为隔膜。结晶性聚合物没有模糊不清的软化点，取而代之的是明确的熔化温度，也就是熔点。利用特殊溶剂将分子量极大的PE（超高分子量PE）制成凝胶，沿垂直的两个方向拉伸凝胶膜（双向拉伸），即可得到合适的薄膜（微孔膜）。这种薄膜由高结晶性的原纤维构成，具有明确的熔点（例如130℃左右）。另一个好处是，超高分子量PE的熔体黏度极大，而且几乎没有流动性，因此，击穿温度可以比切断温度高出几十℃。
我们为了找到具备这种特性的隔膜，进行了各种各样的试制，但一直没有得到好的结果。最终，还是靠一位朋友解决了问题。1991年12月25日，就在研发人员束手无策的时候，我们拿到了似乎可行的隔膜。这简直就是圣诞老人送来的圣诞礼物，这位“圣诞老人”就是笔者高中时代的同学半泽进。
笔者与半泽在北海道札幌市的一所高中同窗三年。1991年的时候，他担任制造隔膜的东燃化学公司的董事。之后的进展十分顺利。半泽带来的隔膜虽然也有不足之处，但我们一起努力，优化了拉伸强度、厚度、孔径分布、多孔度、透气度等性质，最终达到了可投入实用的水平。
利用PTC元件避免切断
机械连接和隔膜一旦启动，电池就将报废。因此，我们还为LIB加入了一个可逆的安全装置，就是PTC元件。PTC是Positive Temperature Coefficient（正温度系数）的缩写，具备正温度梯度，由碳颗粒在聚合物基体中分散形成。在常温下，碳颗粒相互接触，元件的电阻低。随着电池温度升高，聚合物基体将发生膨胀，碳颗粒之间的接触减少。这会使元件的电阻增大，从而切断充放电电流，此时的温度叫作“跳闸”温度。PTC元件夹在引线断路器与正极盖之间。温度降低后，元件的电阻恢复原状，因此，可以把PTC元件看作是可逆的温度开关。
如上所述，隔膜的切断温度约为130℃。只要把PTC元件的跳闸温度设置为低于这个温度，例如100～110℃，当出现异常升温时，可逆开关PTC元件将首先启动。这样一来，就能避免隔膜切断导致电池永久报废。
但这里要提醒大家，有看法认为，可逆的温度开关会导致LIB在没有找到异常发热真正原因的情况下就重新投入使用，反而有可能造成危险。
安全机构的最后一道堡垒是保护电路，也就是BMU（battery management unit）。BMU属于电子电路，可以附加丰富的功能。其基本作用是通过监控电池的状态，预防过充电、过放电等故障。
而且，除了安全机构，我们还设置了严格的供货前检查。要进行各种测试，只有合格的批次才能出厂。举例来说，在穿钉测试中，钉子将贯穿整块电池；挤压测试中会用垂直于电池的钢棒将电池压扁到直径的约1/4，出现起火或冒烟即为不合格。关于穿钉测试，由于钉子的粗细、插入的速度和插入的电池部位会影响测试的结果，因此测试是在最严苛的条件下进行的。
综上所述，我们为LIB采取了多重安全对策，并且实施多项严格测试，只供应合格的批次。尽管如此，LIB的事故还在发生。
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