了解鋰電池熱失控：原因及預防

鋰電池熱失控是一種重要的故障模式，其中鋰離子電池由于自我維持的放熱響應而變得無法控制的過熱。這種情況通常是由于內部短路、機械損壞、過度充電或暴露在過高溫度下造成的，從而損害了電池的結構和化學完整性。

當電池內產生的熱量超過其消散熱量的潛力時，就會引發(fā)熱失控。這種不平衡經常引發(fā)不利的化學反應并升高溫度。隨著溫度升高，加熱技術的充電速度加快，周期性地導致暴力后果，包括火災或爆炸。

鋰電池熱失控的原因

熱失控的主要目的之一是內部短路。這可能是由于機械損壞造成的，其中包括刺穿或擠壓，這會破壞陽極和陰極之間的隔膜。制造缺陷，例如電池組件未對準或污染，也可能導致短路。一旦發(fā)生短路，就會產生熱量，如果熱量足以引發(fā)電池物質內的放熱反應，就會發(fā)生熱失控。

另一個重要因素是過度充電。將鋰電池充電超過其電壓限制可能會導致陽極上過度鍍鋰，形成枝晶，刺穿隔膜并形成短路。此外，過度充電會導致電解質和其他材料的分解，同樣會增加內部溫度和熱失控的機會。

過多的外部熱暴露是另一個外部原因。在高溫環(huán)境下工作或保存的鋰電池更容易受到熱失控的影響，因為溫度升高會降解電解質和其他內部物質，從而降低電池的熱穩(wěn)定性。

總之，導致鋰電池熱失控普遍存在的因素有很多，包括內部短路、過度充電、外部溫度過高、老化以及固有的設計缺陷。認識并解決這些因素對于阻止此類事件和提高鋰電池使用的安全性至關重要。

熱失控的預防策略

一項基本策略是對用于制造鋰電池的精細物質進行修飾，選擇能夠承受更高溫度和應力的一流電極和電解質材料可以防止導致熱失控的內部擊穿。此外，將分離器與逐步熱平衡結合起來可以成為防止手機內快速電路的重要屏障。

其他所有關鍵安全措施都是實施先進的電池控制結構 (BMS)。這些系統(tǒng)旨在監(jiān)視和控制電池狀況，包括電壓、電流和溫度。通過設置特定的操作閾值并強制執(zhí)行實時跟蹤，BMS 可以檢測到故障的早期跡象并引發(fā)糾正措施，包括斷開電池連接或降低充電率以減輕危險。

熱控制結構在阻止熱失控方面也發(fā)揮著至關重要的作用。有效的冷卻機制，包括空氣或液體冷卻系統(tǒng)，即使在高負載條件下也有助于保持最佳的電池溫度。這在電動機等高功率應用中尤其重要，其中電池要承受嚴重的操作壓力。

電池應存放在遠離陽光直射和高溫環(huán)境的地方，并且必須使用兼容且獲得許可的充電器進行充電。此外，必須嚴格避免對電池造成的人身傷害，這可能是內部短路的先兆。

這些策略不再補充鋰電池的安全性和可靠性，而是延長其使用壽命和性能。不斷改進并遵守可接受的電池布局和處理實踐對于阻止熱失控和保護電池供電的設備至關重要。

審核編輯 黃宇