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为什么热失控会导致锂电池温度升高

返回列表 浏览:- 发布日期:2024-12-26 11:22:06【

热失控会导致锂电池温度升高,这一现象主要源于锂电池内部的一系列链式反应和能量释放过程。以下是对此现象的详细解释:

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热失控的定义

热失控是指锂电池单体放热连锁反应引起电池温度不可控上升的现象。这种放热连锁反应会迅速增加电池内部的热量,导致电池温度急剧升高。

热失控的诱因

热失控通常由三种滥用条件触发:机械滥用、电滥用和热滥用。

1.机械滥用:包括碰撞、挤压和针刺等,这些外部力量会破坏电池的结构,导致内部隔膜破裂,正负极直接接触,从而引发内部短路和放热反应。

2.电滥用:包括过充电、过放电和短路等。过充电会导致金属锂沉积在负极表面形成锂枝晶,过放电则会在正极沉积形成铜枝晶,这些枝晶的生长会穿透隔膜,影响电池的安全性能和电化学性能,进而引发热失控。

3.热滥用:是指电池使用温度超出其能承受的范围。高温会加速电解液的挥发和电极材料的劣化,导致电池内阻增大,容量减少,并可能引发内部短路和放热反应。

热失控导致温度升高的过程

1.内短路引发放热:内短路时,电阻很小,发热功率瞬间变大,产生热量累积,温度升高。

2.副反应大量发生:随着温度的升高,电池内部的锂盐、SEI膜、电解质等开始分解,并发生一系列剧烈的放热反应。例如,LiPF6分解、SEI膜分解、嵌入石墨的锂离子与电解液、黏结剂发生反应等。

3.正极材料分解:当电池温度达到200℃以上时,正极材料开始分解,释放出大量热和气体,进一步推高电池温度。

4.电解液与负极反应:在250~350℃的温度范围内,嵌锂态负极开始与电解液发生反应,释放出更多的热量和气体。

5.燃烧爆炸:随着温度的持续升高和气体的积聚,电池最终可能发生燃烧或爆炸。

热失控的严重后果

热失控不仅会导致电池性能的急剧下降,还可能引发火灾、爆炸等危及人身安全和财产损失的事故。因此,深入了解热失控的机理和特征,对于预防和控制锂电池的安全问题具有重要意义。

综上所述,热失控导致锂电池温度升高的原因是多方面的,包括内短路引发的放热反应、电池内部副反应的剧烈发生、正极材料的分解以及电解液与负极的反应等。这些过程相互促进,形成一个强烈的放热连锁反应,导致电池温度急剧升高。

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