電池熱(re)失(shi)控都是由于電池的生熱(re)速率(lv)遠(yuan)高于散熱(re)速率(lv),且熱(re)量大量累積而未及時散發(fa)出去(qu)所引(yin)起的。從本質上而言,“熱(re)失(shi)控”是一個能量正反(fan)饋循環過程(cheng):升高的溫(wen)度會導致(zhi)系(xi)(xi)統變(bian)熱(re),系(xi)(xi)統變(bian)熱(re)后溫(wen)度升高,又反(fan)過來讓系(xi)(xi)統變(bian)得更熱(re)。不嚴格的劃(hua)分(fen),電池熱(re)失(shi)控可以(yi)分(fen)為三個階段:
鋰離子(zi)電池熱失(shi)控過程圖
不同(tong)種類鋰電池熱失控(kong)反應動力學機制研究
第1階段:電池內部熱失控階段
由于內部短路、外部加熱,或者電池自身在大電流充放電時自身發熱,使電池內部溫度升高到90℃~100℃左右,鋰鹽LiPF6開始分解;對于充電狀態的碳負極化學活性非常高,接近金屬鋰,在高溫下表面的SEI膜分解,嵌入石墨的鋰離子與電解液、黏結劑會發生反應,進一步把電池溫度推高到150℃,此溫度下又有新的劇烈放熱反應發生,例如電解質大量分解,生成PF5,PF5進一步催化有機溶劑發生分解反應等。
第2階段:電池鼓包階段
電池溫度達到200℃之上時,正極材料分解,釋放出大量熱和氣體,持續升溫。250-350℃嵌鋰態負極開始與電解液發生反應。
第3階段:電池熱失控,爆炸失效階段
在反應發(fa)生(sheng)過程中,充電(dian)態正極材(cai)料開始發(fa)生(sheng)劇(ju)烈(lie)分解反應,電(dian)解液發(fa)生(sheng)劇(ju)烈(lie)的氧化反應,釋(shi)放出(chu)大量(liang)的熱,產(chan)生(sheng)高(gao)溫和(he)大量(liang)氣體,電(dian)池發(fa)生(sheng)燃燒爆炸。
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