鉅大LARGE | 點擊量：232次 | 2024年01月20日
探討動力鋰電池發生燃燒的原因及相應的預防措施
爆炸是動力電池系統較為常見的危害表現，造成的影響，也更為嚴重，不但會造成財產損失和環境破壞，甚至會造成人身傷害或生命危險。
導致動力電池系統發生燃燒或爆炸的可能原因有：
一動力電池（電芯）的放熱副反應導致熱失控，引燃電解液和其他可燃物質；
動力電池系統的高壓回路中局部連接抗阻抗過大，有大電流流過時倒至溫度上升達到著火點溫度，引燃動力電池系統內部的可燃物質；
動力電池系統外部發生燃燒，導致動力電池系統內部溫度持續上升，達到著火點溫度，引燃內部的可燃物質。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
針對電動汽車的使用的情況分析，第一種情況的發生概率較高，危險系數也較高，電芯的放熱副反應導致熱失控是動力電池系統發生燃燒或爆炸的主要原因。
鋰離子電池內部主要放熱反應有：
ESI膜的分解,溫度范圍是90~120℃；
負極與電解液的反應,溫度達到120℃以上；
電解液分解,溫度大概在200℃左右；
正極與電解液的反應，伴隨正極分解析出氧氣，溫度范圍在180~500℃；
負極與粘結劑的反應，大概在240度以上。
電芯熱失控（燃燒、爆炸）的根本原因是電芯內部的放熱副反應導致熱量累積，電芯對外熱交換的速率小于熱量積累速率，溫度持續升高，直接達到著火點溫度，引起燃燒和爆炸。
電芯內部的熱過程遵循能量守恒：Qp=Qe+Qa
公式中Qp為電芯內部各種負反應所產生的熱量，Qe為電芯與環境交換的熱量，也就是散熱，Qa是電信自己吸收的熱量及熱積累。如果Qe≥Qp則Qa為為負值或零，電芯內部溫度不會上升，不會產生熱失控；如果Qe＜Qpq為，電芯內部溫度會持續上升，直至達到熱失控溫度200~300℃。
從上面的分析可以看出，如果不能阻斷電芯內部的放熱副反應，電信內部的溫度就會一直上升，直至發生熱失控事件，要降低事故發生的風險，可采取的措施有：
采取保護措施，降低外部突發因素發生概率（比如過充、過放、過熱、短路、擠壓、穿刺等）；
阻斷放熱副反應的正反饋過程，如在PACK模組在采用邦定保險絲工藝，或在正負極材料與集流體之間增加PTC材料；
降低放熱副反應所產生的熱量，如選擇磷酸鐵鋰正極材料，改變電解液的有機溶劑成分等；
提高著火點溫度，如在電解液中添加阻燃材料，選用陶瓷隔膜等；
提高散熱能力，避免熱積累，如力朗電池采用高效的液冷設計方案，也有個別方案將整個電池，浸在冷卻液中。
以上，所總結的熱失控機理與防范措施，在電池全系電池設計、制造中都有實踐，但是針對實際中不同材料體系會有不同化學特性，其電芯熱失控機理存在不同，不同的系統設計也會導致系統級的危險和解決措施各不相同。
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