鋰離子電池熱失控是一個嚴重的安全問題,它指的是蓄電池電流和內(nèi)部溫升發(fā)生一種累積的互相增強的過程,之后會導致蓄電池損壞的現(xiàn)象。簡單來說,熱失控就是一個能量正反饋循環(huán)過程,升高的溫度導致系統(tǒng)變熱,系統(tǒng)變熱后溫度升高,又反過來讓系統(tǒng)變得更熱,之后可能引起起火或爆炸。
引起動力鋰離子電池熱失控的因素主要有外部短路、外部高溫和內(nèi)部短路等。內(nèi)部短路可能是由于電池的制造過程中引入了微小的金屬顆粒等雜質(zhì),或者在使用過程中由于電極的變形、隔膜的破損等導致正負極直接接觸造成短路。短路會產(chǎn)生很大的電流,瞬間釋放大量的熱量。此外,過充和過放也是引發(fā)熱失控的重要因素。當鋰離子電池過度充電時,正極材料中的鋰離子過度脫出,結構被破壞,可能會釋放氧氣,增加電池內(nèi)部的壓力和溫度。同時,過多的鋰離子嵌入負極,可能導致負極表面析鋰,形成鋰枝晶,這些鋰枝晶容易刺穿隔膜,引發(fā)內(nèi)部短路。而過放電則會導致電極結構的坍塌和損壞,影響電池的性能和穩(wěn)定性,增加熱失控的風險。
為了避免鋰離子電池安全事故,提高鋰離子電池的安全性、避免熱失控的發(fā)生,需要從電池配方設計、結構設計和電池組的熱管理設計上多管齊下。這包括優(yōu)化電池結構、改進制造工藝、合理使用電池、配備可靠的電池管理系統(tǒng)以及加強安全監(jiān)測等。例如,在電池制造過程中,可以提高制造精度,嚴格把控極片和隔膜的質(zhì)量;在材料選擇與配比上,可以選用性能穩(wěn)定的正極、負極材料和電解液;在電池裝配質(zhì)量控制上,可以建立嚴格的裝配流程和標準等。
此外,對于長期使用的鋰電池設備,還應定期對電池進行檢查和維護,包括外觀檢查和性能測試。同時,在鋰離子電池的正常使用中,也應注意控制使用環(huán)境溫度,盡量避免電池在高溫環(huán)境下使用和存放。如果電池應用于高溫環(huán)境的設備中,需要安裝有效的散熱裝置,如散熱片、風扇等。
總之,鋰離子電池熱失控是由多種因素共同作用引起的,為了減少熱失控的發(fā)生,需要在電池的設計、制造、使用和管理等各個環(huán)節(jié)采取有效的措施。