鋰離子電池起火的原因分析

作為純電動汽車的能量來源，鋰離子電池起火的重要原因重要是電池過熱而造成的熱失控，這種過熱在電池充放電過程中最容易發(fā)生。由于鋰離子電池自身具有一定的內阻，在輸出電能為純電動供應動力的同時會出現(xiàn)一定的熱量，使得自身溫度變高，當自身溫度超出其正常工作溫度范圍間時將會損害整個電池的壽命和安全。純電動汽車中，動力鋰電池系統(tǒng)是由多個動力鋰電池單體電芯構成，在工作過程中出現(xiàn)大量的熱聚集在狹小的電池箱體內，假如熱量不能夠及時地快速散出，高溫會影響動力鋰電池壽命甚至出現(xiàn)熱失控，從而引發(fā)起火爆炸等事故。從原理上說熱失控的原因重要有以下四個方面：

（1）機械濫用

重要發(fā)生在汽車碰撞時，由于外力的用途，鋰離子電池單體、電池組發(fā)生變形，自身不同部位發(fā)生相對位移，導致電池隔膜被撕裂并發(fā)生內部短路；易燃電解質泄漏最終引發(fā)起火。在機械濫用中，穿刺傷害最為嚴重，它可能會導體插入電池本體，造成正負極直接短路。相比之下，碰撞、擠壓等，只是概率性的發(fā)生內短路，穿刺過程熱量的生成更加劇烈，引發(fā)熱失控的概率更高。

（2）電濫用

電濫用重要是對電池的使用不當造成的，有外部短路、過度充電和過度放電幾種類型。其中，過渡放電導致的危害最小，但是由于過放造成的銅枝晶的上升會降低電池的安全性從而新增熱失控的幾率。外部短路是在兩個存在壓差的導體在電芯外部接通導致的結果，當外部短路發(fā)生時，電池出現(xiàn)的熱量無法很好的散去時，電池溫度也會隨之上升，高溫觸發(fā)熱失控。

過度充電是電濫用中危害最高的一種。由于過量的鋰嵌入，鋰枝晶在陽極表面生長。其次，鋰的過度脫嵌導致陰極結構因發(fā)熱和氧釋放而崩潰（NCA陰極的氧釋放）。氧氣的釋放加速了電解質的分解，出現(xiàn)大量氣體。由于內部壓力的新增，排氣閥打開，電池開始排氣。電芯中的活性物質與空氣接觸以后，發(fā)生劇烈反應，放出大量的熱，從而引發(fā)電池包的燃燒起火。

（3）熱濫用

熱濫用重要指在電池中的局部過熱，很少獨立存在，往往是通過機械濫用和電氣濫用發(fā)展而來，并且是最終直接觸發(fā)熱失控等事故的一種情況。熱濫用一般多為外部環(huán)境高或者在溫度控制系統(tǒng)不起用途下導致的電池熱量過高從而造成的短路，從而引發(fā)熱失控。從原因上說，熱濫用的原因是最為復雜的，電池包的碰撞、損壞，電池內部的結構、性能或是其他熱管理系統(tǒng)、空調系統(tǒng)的失靈都可能導致熱濫用的發(fā)生。