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電池出現熱失控的原因-貝爾試驗箱

貝爾試驗箱 ? 2022-11-07 17:59 ? 次閱讀

各種電池起火的共性原因是電池熱失控,隱患總體可以分為三大類:

首先一類是環境高溫,引起電池正負極的劇烈反應,反應會向可燃的電解液中釋放大量的能量,并析出氧氣,導致電池膨脹、過熱甚至失火;

其次一類則是外部的物理性破壞,導致電池隔膜貫穿,正負極直接接觸使得電池內短路,短時間內釋放大量電能(可轉換成熱能),導致電池熱失控;

最后一類則是電池過充、過放導致的內部結構損壞,從而引發電池的熱失控。

什么是電池熱失控?

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

直到某一溫度點,溫度和內部壓力急劇增加,電池的能量在瞬間轉換成熱能,形成單個電池燃燒或爆炸。引起單個電池熱失控的因素很多、很復雜,但電流過大或溫度過高導致的熱失控占多數,下面重點介紹這種熱失控的機理。

鋰離子電池為例,溫度達到90 ℃時,負極表面SEI膜開始分解。溫度再次升高后,正負極之間的隔膜(PP或PE)遇高溫收縮分解,正、負極直接接觸,短路引起大量的熱量和火花,導致溫度進一步升高。

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

電解液在燃燒同時,產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散,這種擴散范圍極易遇火源引起安全事故。

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