动力锂电池热失控的原因及应对方法
来源：宝鄂实业
2020-01-20 20:40
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(1)机械滥用
主要发生在汽车碰撞中，由于外力的影响，锂电池单体、电池组变形，各部分自身的相对位移，导致电池膜被撕裂和内部短路;易燃电解液的泄漏最终引起了火灾。在机械滥用中，穿刺损伤是最严重的，可能会将导体插入电池体，造成直接的正负短路。相比之下，碰撞、挤压等只是概率性的内部短路，击穿时产生的热量更强烈，导致热逃逸的概率更高。
(2)滥用电力
电力的滥用主要是由于电池使用不当造成的，包括外部短路、过充、过放电。其中过渡放电的危害最小，但过放电引起的铜枝晶生长会降低电池的安全性，增加热失控的可能性。外部短路是两个带差动电压的导体在电池外部连接的结果。
充电过度是最有害的一种电力滥用形式。锂枝晶生长在阳极表面，这是由于锂的过量嵌入。其次，锂的过度去包埋会导致阴极结构由于热和氧的释放而崩溃(NCA阴极的氧释放)。
(3)热滥用
热滥用主要是指电池内部局部过热，这种现象很少是独立存在的，往往是通过机械滥用和电气滥用而发展起来的，是最终直接引发热失控等事故的一种情况。热滥用通常是由于外部环境过高或电池过热所引起的温度控制系统不工作，导致短路，导致热失控。从原因上看，热滥用的原因是最复杂的。电池组的碰撞和损坏，电池内部结构和性能，或其他热管理系统和空调系统的故障都可能导致热滥用的发生。
(4)内部短路
内部短路是由电池正极和负极之间的直接接触引起的。当然，接触的程度是不同的，随后的反应也是非常不同的。通常由机械和热滥用引起的大规模内部短路会直接导致热滥用。内部短路的原因也很复杂。如锂离子电池充电过量，树突积累到一定程度，导致电池膜被击穿，导致内部短路，或在碰撞或击穿损伤后正负电极直接接触，导致热失控。与外部因素引起的内部短路相比，电池制造过程中自发缺陷引起的内部短路相对较小。固有的内部短路产生的热量少，不会立即引发热失控。这种内部缺陷需要一段时间才能发展成较轻程度的内部短路。
对于锂离子电池的热失控，国内主要的解决方案主要是从外部保护和内部改进两个方面。外部保护主要是对系统的升级和改进，内部改进主要是对电池本身的改进。
(1)推广冷却方式
热管理系统负责控制温度，确保电池始终处于合理的工作温度。热管理系统通常由车辆控制器控制。当电池温度异常时，空调系统可及时冷却或加热，以保证电池的安全和使用寿命。电池的散热方式根据热传导方式和介质分为四种:空气冷却(风冷)、液体冷却(水冷)、相变材料(固态)、复合冷却(水冷+固态)。
(2)内部材料和结构的改进
内部改进是对电池内部的材料结构进行改造，使电池具有更好的耐热、散热性能。就目前的研究重点而言，固体电解质的发展;正极和负极被重建。而采用更安全的隔膜材料是从内部提高电池热性能的主要途径之一。
