锂电池发生过热自燃的原因有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-08-20 10:50
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内因主要是电池的老化，外因主要有：穿刺、碰撞、短路、外部过热以及大功率放电和过充。
锂电池由正极、负极和只允许锂离子通过的隔膜构成。电池在工作中会放出热量，当升高到一定温度后隔膜会发生热闭合，令锂离子不能通过，隔绝电池正负极，停止反应，防止电池过热。
然而隔膜在超过一定温度后会发生破裂，失去保护作用。当外部热量导致隔膜破裂，或是穿刺、碰撞等物理破坏，甚至是因为老化负极形成的锂离子晶体刺破隔膜，都会导致隔膜无法隔绝正负极，电池就会发生内部短路。
电池因为内部短路，正负极大面积接触发生剧烈反应，放出大量的热量，并导致这个过程不断加剧，温度继续升高。
而锂电池使用的电解液在高温下并不稳定，除了在高温下会挥发形成气体导致电池膨胀破裂，加剧了内部短路之外，在到达一定温度之后会发生一系列分解反应，并且放出大量的热量，这些热量又会引起反应进一步加剧，最终产生自加热效果。
当一块锂电池因为各种原因发生内部短路，放出的热量可能会引起剩下电池的链式反应，最终导致大面积的热失控。
锂电池使用电解液是具有挥发性和可燃的有机溶剂，在热失控下会被点燃。最终呈现出来的正如几起Model S自燃事故中的，突然冒出大量的烟，在很短时间内燃起大火，并且难以灭火。
国家强制标准保证安全
既然锂电池存在问题，为了保证锂电池在乘用车辆上的安全使用，国家对于乘用车蓄电池与蓄电池包括系统国家建立了两套严格的强制标准，分别具有16项与10项安全测试项目，必须同时通过所有测试，符合两项国家标准的电动车辆才能上市与消费者见面。
所有的试验都是在电池充好电的情况下测试，其中有几个试验比较暴力，所长详细讲一讲，大家感受一下这份标准的严格程度。
针刺试验是使用直径6-8mm的钢针以25mm/s的速度垂直穿刺，并至少贯穿三个蓄电池，并且钢针停留在蓄电池中，观察一小时不能出现爆炸、燃烧、起火。
加热试验是以每分钟5摄氏度的速率升高到130度并保持30分钟，停止加热之后观察一小时不能出现爆炸、燃烧、起火。
温度循环试验是按照上表的温度和持续时间调节温度，循环5次，之后观察一小时，还是不能出现爆炸、燃烧、起火。
还有一个是外部火烧试验，用一个尺寸大于电池系统的点燃油盆，将电池直接暴露在火盆上方50厘米处，火焰直接燃烧电池70秒，然后盖上盖板隔板加了60秒或直接继续燃烧60秒。离开火源之后若电池有火苗需要2分钟之内熄灭。观察2小时，不能出现爆炸、燃烧、起火。
事实上经过这些严格的标准的测试，电动车动力电池自燃起火的概率并不比燃油车辆高，对于有实力的主机厂生产销售的纯电动车或者混合动力车辆，大家在安全性方面还是可以放心的。
不断提升的安全性能
除了电池本身国家强制标准的规定的安全性能，为了保证车辆的动力电池的安全，还有许多其他设备在保证其安全。
比如在2013年的特斯拉被穿刺电池燃烧之后，特斯拉重新设计了电池的外部保护的装置。
采用铝合金和钛金属的材料打造出一个偏转“盾牌”，既能防护正面的撞击，也能偏转一些溅射或者穿刺的物体，从外部很好的降低了电池被穿刺和撞击的概率。
还有一个避免电池过热的重要设备就是电源系统的电源管理BMS算法，有效的电源管理算法能够有效的避免过充情况的发生。因为电池电量不能被直接检测，只能通过电流电压估算，当电源管理策略因为天气等原因出错的情况下，很容易造成过充。
过充导致电池正极溶解、电解液被氧化分解，电池发热并且膨胀破裂，最终起火。
现在世界各地不同的团队都在研究更加先进有效的电源管理算法。一套优秀的电源管理算法不仅能够及时发现电池过充避免过热，还能够识别是否发生内短路，对车辆人员发出警告，引导人员快速逃离。
甚至能通过主动散热系统降低内短路部分温度，最终实现在热失控前控制温度。
当然还有一个办法就是使用主动温度控制的策略，采用液冷循环系统包裹电池组。不仅能很好的避免因为电池温度过高或者过低引起过充过放，还能令电池保持在适合的温度区间，令电池充电处于最佳温度，达到最好的快充的效果。
传统的锂电池隔膜使用单一的聚乙烯或者聚丙烯，在超过135度时就会出现隔膜破损，出现自燃的危险。新型的电池采用聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯复合隔膜，在更高温度依然能保持隔膜阻断功能。
