锂离子电池热失控的原因及解决办法

来源：维多利亚3308  日期：2019-07-12 09:29  浏览量：次

　　锂离子电池热失控的原因及解决办法。锂电池材料的热稳定性一直是动力锂电池安全性的重要因素，对于锂离子电池，热失控是最严重的安全事故，它会引起锂离子电池起火甚至爆炸，直接威胁用户的安全。锂电池安全问题引起了广泛重视，存在的问题急需进一步解决。

　　锂离子电池热失控的原因

　　从本质上而言，锂离子电池热失控是一个能量正反馈循环过程：升高的温度会导致系统变热，系统变热升高温度，这又反过来又让系统变得更热。热失控是很常见的现象，从混凝土养护到恒星爆炸，都有可能会出现热失控。

　　1、经常过充。

　　2、未经授权改装外壳。

　　3、环境温度超过60°C。

　　4、隔离锂离子电池负极和正极的隔膜出现的撕裂会导致短路，而短路往往又会引起热崩溃。

　　锂离子电池发生热失控主要是由于内部产热远高于散热速率，在锂离子电池的内部积攒了大量的热量，从而引起了连锁反应，导致电池起火和爆炸。参与“热失控”反应的是锂电池中的氧化钴化学物。加热这种化学物达到一定温度，它就开始自发热，然后发展成起火和爆炸。在某些情况下，这种有机电解液释放压力会导致电池破裂。如果暴露在高温环境下，或者是遇到火花，它也有可能会燃烧。

　　热失控现象及其强度与锂电池的大小、配置和电池单元的数量有关。小型锂电池组只有几个锂电池单元，所以热失控从有问题的电池单元传播到其他单元的机会相对较低。而波音787巨大的电池组就是另外一回事了：它们装在密封的金属盒里，不能排放余热，当一个电池单元热到足以点燃电解质时，其余的电池单元就会迅速跟进。

　　锂电池发热失控的因素很多，总的来说分为两类，内部因素和外部因素。内部因素主要是：电池生产缺陷导致内短路;电池使用不当，导致内部产生锂枝晶引发正负极短路。外部因素主要是：挤压和针刺等外部因素导致锂离子电池发生短路;电池外部短路造成电池内部热量累积过快;外部温度过高导致SEI膜和正极材料等发生分解。

　　锂电池热失控的解决办法

　　针对锂离子电池热失控的情况，目前国内主流的解决方法主要从外部保护和内部改进两个方面进行改进。外部保护主要是指系统方面的升级改进，内部改进是指针对电池本身进行提高。

　　(1)冷却方式的提升

　　热管理系统主要负责控制温度，确保电池一直处在一个合理的运行温度下。通常，热管理系统由整车控制器控制，在电池包温度异常时，通过空调系统进行及时散热或者加热，保证电池安全以及寿命。电池的散热方式根据导热方式和介质的不同而分为四项：空气冷却(风冷)、液体冷却(水冷)、相变材料(固体)、和结合冷却(风冷/水冷+固体冷却)几种。

　　(2)内部材料及结构的改进

　　内部改进即从电芯内部的材料结构上进行改造，从而使锂电池具备更好的耐热、散热性能。以目前的研究热点来说，发展固态电解液;对正负极进行结构改造;以及引入安全性更高的隔膜材料都是从内部提升电池热性能的主流方法之一。

　　近日，德克萨斯大学达拉斯分校研究人员或已找到解决锂离子电池热失控（即热量积聚过多）问题的方法，该研究小组称，解决电池过热难题后，可将电池容量提高20%-30%，同时可降低电池起火、爆炸几率，此次发现可能会改变制造商生产电池的方式。

　　近几年出现的锂离子电池热失控引起的火灾的案例中，都是由于电池的生热速率远高于散热速率，且热量大量累积而未及时散发出去所引起的。电动汽车的电池一旦发生危险，后果将非常严重，研究锂电池热失控的成因变得尤为重要。