导致锂离子电池热失控事故的主要原因是什么？

锂离子电池具有高比能量、寿命长等特点，逐渐成为电动汽车动力电池的主流。随着电动汽车的推广应用，以热失控为特征的安全事故时有发生，造成了消费者的财产损失，并打击了消费者对电动汽车的信心[1-3]。为防范热失控的发生，车用动力电池系统需要进行相应的安全设计，如特斯拉汽车的一系列热失控报警与灭火设计[4]。另外，电池管理系统也需要对电池进行安全管理（电压管理、热管理）等，以保证电池运行在安全窗口（电压、温度等）
锂离子电池热失控事故的原因很多。根据触发的特点，可分为机械滥用触发、电气滥用触发和热滥用触发三种方式，如图1所示。机械滥用指的是针刺、挤压和汽车碰撞等造成的严重冲击[12-14]。电滥用通常是由不适当的电压管理或电气部件故障引起的，包括短路[15-16]、过充电[17-18]和过放电[19 ]，而热滥用是由不适当的温度管理引起的过热引起的。三种触发方式不是完全独立的，机械滥用通常会导致电池隔膜的变形或破裂，导致电池正负极之间的直接接触和短路，导致电滥用；焦耳热等热量的产生增加，导致电池温度升高，并发展为热滥用，进一步触发电池内部链式发热副反应，最终导致电池发生热失控。是的。

 

锂离子电池热失控事故的不同触发方式

热失控的不同启动方式

电池热失控的根本原因是热积累/温升引起的一系列不可逆的产热副反应。这些反应一个接一个地发生，释放出大量的热量，形成链式反应[2,10,20]。目前，研究者对锂离子电池在热滥用下的热失控反应机理有了清晰的认识。图2是商用锂离子电池的热失控机理的示意图。在热失控过程中，电池负极的副反应首先开始，包括SEI（固体电解质相间）膜分解反应（70～130℃）和锂嵌入石墨阳极溶剂反应（120～200℃）等[21-22]。lipf6是电解液中的一种溶质，也在高温下分解生成pf5等[2,10,20]。当温度上升到200摄氏度左右时，阴极材料开始分解并释放氧气[23-24]。正极材料的分解温度取决于正极的成分和嵌锂状态。对于常用的ni-co-mn三电极[li（nixmnyco1-x-y）o2]，镍含量越高，锂含量越低，阴极材料的分解温度越低[24]。在高温下，由它们产生的正材料和氧都是强氧化物，它与强还原剂[25-26]将与电解质和负极材料强烈反应，释放大量热量，触发电池的急剧温升，并进一步引起粘合剂反应，电解液燃烧和其他反应[27-28]，导致电池热失控。

在绝热失控试验中，可以定义几个特征温度（自加热起始温度ToSET、热失控温度TTR、最高温度Tmax），以定量评估电池的热失控特性，如图2所示。其中，tonset为自热启动温度，即自热速率大于0.02c/min，高于此温度电池会产生明显的自热；ttr为电池热失控温度，这通常被定义为电池的自加热速率高于1℃/秒的温度，在这个温度之后，电池将急剧上升，温度上升的速度可能高达105 C /分钟，最高温度是温度失控。在这个过程中最高温度可以高达1000 C。