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锂离子电池的滥用下的热失控因素有什么?

钜大LARGE  |  点击量:2233次  |  2020年10月02日  

锂离子电池的滥用,一般指由于意外事故或者管理系统故障造成对电池不恰当的使用。常见的类型包括:过度充电,高温环境,外部短路和外部用途造成的内短路。


过充电,有研究者认为,在过充条件下的热失控发生温度,取决于正极材料失去过多的锂离子以后,其结构的稳定性;但也有研究指出,过多的锂单质无法嵌入负极而沉积在负极表面,锂枝晶不断生长,一方面刺破隔膜造成局部短路,另一方面锂单质与电解液发生反应,放出大量的热。总之,过充电是锂离子电池火灾的一个重要源头。


高温环境,比如烈日下的汽车内,温度可以高达130℃至150℃。在这样的温度下,锂离子电池内部可能出现几个方面的风险。首先是负极SEI膜的溶解,这个过程一般被认为是自生热的开始。另外一个因素是一些质量一般的隔膜,在这个温度开始局部融化收缩,隔膜的破损将是大规模内短路的开始。


外部短路,研究人员把钴酸锂单体电芯进行直接短路,电芯温度快速上升至70℃到80℃之间,电量被耗尽。文献推断,假如是大规模成组电芯的短路,散热条件没有单体好,则温度会进一步升高,甚至出现热失控。


内短路,这个名字用在这里,特指由于挤压针刺等外部原因造成的电池内部短路。由于外力用途的随机性,可能出现的短路包括以下四种情况:正极集流体铝箔与负极材料短路,正极材料直接与负极材料短路,正极集流体铝箔与负极集流体铜箔短路,正极材料与负极集流体铜箔短路。研究结论,负极材料与正极集流体铝箔短路情形最为凶险,由于阻值小,短路电流大,散热不利,这种情形最易发生起火事故。



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