简述锂离子电池安全性问题
来源：宝鄂实业
2019-07-31 20:22
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锂离子电池热失控事故的触发原因有很多种，根据触发的特征，可以分为机械滥用触发、电滥用触发和热滥用触发三种方式。
机械滥用：指的是由汽车碰撞等引起的针刺、挤压以及重物冲击等；
电滥用：一般由电压管理不当或电器元件故障引起，包括短路、过充电和过放电等；
热滥用：由温度管理不当导致的过热引起的。
这三种触发方式之间相互关联，如上图所示，机械滥用一般会引起电池隔膜的变形或破裂，导致电池内部正负极直接接触短路，出现电滥用；而电滥用下，焦耳热等产热增加，引起电池温度上升，发展为热滥用，进一步触发电池内部的链式产热副反应，最终导致电池热失控发生。
电池热失控发生的根本原因是由于热量积累/温度上升而引发的内部一系列不可逆产热副反应，这些反应相继发生，放出大量的热量，形成链式反应。
可以看出，在热失控过程中，锂电池负极的开始进行副反应，首先是SEI膜分解反应（70～130℃）和嵌锂石墨负极与溶剂反应（120℃～200℃）等。电解液中的溶质LiPF6在高温下也会发生分解，生成PF5等。当温度上升到200℃左右时，正极材料开始分解，并释放出氧气。正极材料的分解温度取决于正极的组成和嵌锂状态，对常用的镍钴锰三元正极LiNixMnyCo1-x-yO2，镍含量越高、锂含量越少，正极材料的分解温度越低。高温下，正极材料及其产生的氧气均为强氧化物，会与作为强还原物的电解液和负极材料发生强烈的氧化还原反应，释放大量的热量，引发电池剧烈温升，并进一步引起黏结剂反应、电解液燃烧等反应，导致电池发生热失控。
在绝热热失控测试下，可以定义几个特征温度（自产热起始温度Tonset，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为自产热起始温度，即电池自产热速率高于0.02 ℃/min 的温度，高于此温度，电池将出现明显的自产热；TTR为电池的热失控温度，一般定义为电池的自产热速率高于1 ℃/s 的温度，在此温度后，电池将出现剧烈温升，温升速率可能高达105 ℃/min，Tmax为热失控过程中的最高温度，可高达1000 ℃。
