熱失控指的由各種誘因引發(fā)的鏈式反應(yīng)現(xiàn)象,導(dǎo)致電池在短時間內(nèi)散發(fā)出的大量熱量和有害氣體,嚴重時甚至?xí)痣姵刂鸷捅?。?dǎo)致熱失控發(fā)生的原因有很多,比如過熱、過充、內(nèi)短路、碰撞等。
電池?zé)崾Э?/strong>往往從電池電芯內(nèi)的負極SEI膜分解開始,繼而隔膜分解熔化,導(dǎo)致負極與電解液發(fā)生發(fā)應(yīng),隨之正極和電解質(zhì)都會發(fā)生分解,從而引發(fā)大規(guī)模的內(nèi)短路,造成了電解液燃燒,進而蔓延到其他電芯,造成了嚴重的熱失控,讓整個電池組產(chǎn)生自燃。
導(dǎo)致電池?zé)崾Э氐脑蚩煞譃閮?nèi)因和外因。內(nèi)因往往是由于內(nèi)部短路導(dǎo)致的;外因是由于機械濫用、電濫用、熱濫用等原因?qū)е碌摹?/span>
一、內(nèi)部短路,就是電池的正負極直接接觸,接觸的程度不同,引發(fā)的后續(xù)反應(yīng)也差別很大。通常由機械和熱量濫用引起的大規(guī)模內(nèi)短路將直接觸發(fā)熱失控。相反,內(nèi)部自行發(fā)展的內(nèi)短路,程度比較輕微,它產(chǎn)生的熱量很少,不會立即觸發(fā)電池?zé)崾Э亍?/span>
內(nèi)部自行發(fā)展常見的包括制造瑕疵,電池老化造成的各種性能的衰退,如內(nèi)阻增大,長期輕度不當使用造成的鋰金屬沉積等等,隨著時間的積累,這種內(nèi)因造成內(nèi)短路的風(fēng)險會逐漸增加。
二、機械濫用,指的是在外力作用下,鋰電池單體、電池組發(fā)生變形,自身不同部位發(fā)生相對位移。針對電芯的主要形式包括碰撞、擠壓和穿刺。比如車輛高速行駛中觸碰的異物,直接導(dǎo)致了電池內(nèi)隔膜崩潰,進而造成了電池內(nèi)短路,短時間內(nèi)引發(fā)了自燃。
三、鋰電池的電氣濫用,一般包括外短路,過充,過放幾種形式,其中容易發(fā)展成電池?zé)崾Э氐囊獙龠^充電。外短路,當存在壓差的兩個導(dǎo)體在電芯外部接通時,外部短路就發(fā)生了。電池組的外部短路可能是由于汽車碰撞引起的變形,浸水,導(dǎo)體污染或維護期間的電擊等。
與穿刺相比,通常,外部短路釋放的熱量不會加熱電池。從外部短路到熱失控,中間的重要環(huán)節(jié)是溫度到達過高點。當外部短路產(chǎn)生的熱量無法很好的散去時,電池溫度才會上升,高溫觸發(fā)熱失控。因此,切斷短路電流或者散去多余熱量都是抑制外短路產(chǎn)生進一步危害的方法。
四、局部過熱可能是發(fā)生在電池組中典型的熱濫用情況。熱濫用很少獨立存在,往往是從機械濫用和電氣濫用發(fā)展而來,并且是直接觸發(fā)熱失控的一環(huán)。
除了由于機械/電氣濫用導(dǎo)致的過熱之外,過熱可能由連接接觸松動導(dǎo)致接觸熱阻增大引起的引起。熱濫用也是當前被模擬最多的情形,利用設(shè)備有控制的加熱電池,以觀察其在受熱過程中的反應(yīng)。
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