電池出現(xiàn)熱失控的原因-貝爾試驗(yàn)箱

各種電池起火的共性原因是電池?zé)崾Э?，隱患總體可以分為三大類：

首先一類是環(huán)境高溫，引起電池正負(fù)極的劇烈反應(yīng)，反應(yīng)會(huì)向可燃的電解液中釋放大量的能量，并析出氧氣，導(dǎo)致電池膨脹、過熱甚至失火;

其次一類則是外部的物理性破壞，導(dǎo)致電池隔膜貫穿，正負(fù)極直接接觸使得電池內(nèi)短路，短時(shí)間內(nèi)釋放大量電能(可轉(zhuǎn)換成熱能)，導(dǎo)致電池?zé)崾Э?

最后一類則是電池過充、過放導(dǎo)致的內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞，從而引發(fā)電池的熱失控。

什么是電池?zé)崾Э?

熱失控(Thermal runaway)是指由于鋰離子液態(tài)電池在外部高溫、內(nèi)部短路，電池包進(jìn)水或者電池在大電流充放電各種外部和內(nèi)部誘因的作用下，導(dǎo)致電池內(nèi)部的正、負(fù)極自身發(fā)熱，或者直接短路，觸發(fā)“熱引發(fā)”，熱量無法擴(kuò)散，溫度逐步上升，電池中負(fù)極表面的SEI(Solid Electrolyte Interface)膜、電解液、正負(fù)極等在高溫下發(fā)生一系列熱失控反應(yīng)(熱分解) 。

直到某一溫度點(diǎn)，溫度和內(nèi)部壓力急劇增加，電池的能量在瞬間轉(zhuǎn)換成熱能，形成單個(gè)電池燃燒或爆炸。引起單個(gè)電池?zé)崾Э氐囊蛩睾芏唷⒑軓?fù)雜，但電流過大或溫度過高導(dǎo)致的熱失控占多數(shù)，下面重點(diǎn)介紹這種熱失控的機(jī)理。

以鋰離子電池為例，溫度達(dá)到90 ℃時(shí)，負(fù)極表面SEI膜開始分解。溫度再次升高后，正負(fù)極之間的隔膜(PP或PE)遇高溫收縮分解，正、負(fù)極直接接觸，短路引起大量的熱量和火花，導(dǎo)致溫度進(jìn)一步升高。

熱失控時(shí)，230 ℃～250 ℃的高溫導(dǎo)致電解液幾乎完全蒸發(fā)、分解了。它含有大量易燃、易爆的有機(jī)溶劑，逐步受到熱失控的影響，最終分解發(fā)生燃燒，是熱失控的重要原因。

電解液在燃燒同時(shí)，產(chǎn)生一氧化碳等有毒氣體，也是重大的安全隱患。電解液如果泄漏，在外部空氣中形成比重較大的蒸汽，容易在較低位置大范圍擴(kuò)散，這種擴(kuò)散范圍極易遇火源引起安全事故。