鋰離子電池起火的原因分析

作為純電動(dòng)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(nèi)阻，在輸出電能為純電動(dòng)供應(yīng)動(dòng)力的同時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的熱量，使得自身溫度變高，當(dāng)自身溫度超出其正常工作溫度范圍間時(shí)將會(huì)損害整個(gè)電池的壽命和安全。純電動(dòng)汽車中，動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)是由多個(gè)動(dòng)力鋰電池單體電芯構(gòu)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(nèi)，假如熱量不能夠及時(shí)地快速散出，高溫會(huì)影響動(dòng)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(gè)方面：

（1）機(jī)械濫用

重要發(fā)生在汽車碰撞時(shí)，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(dǎo)致電池隔膜被撕裂并發(fā)生內(nèi)部短路；易燃電解質(zhì)泄漏最終引發(fā)起火。在機(jī)械濫用中，穿刺傷害最為嚴(yán)重，它可能會(huì)導(dǎo)體插入電池本體，造成正負(fù)極直接短路。相比之下，碰撞、擠壓等，只是概率性的發(fā)生內(nèi)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(dāng)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(dǎo)致的危害最小，但是由于過放造成的銅枝晶的上升會(huì)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(gè)存在壓差的導(dǎo)體在電芯外部接通導(dǎo)致的結(jié)果，當(dāng)外部短路發(fā)生時(shí)，電池出現(xiàn)的熱量無法很好的散去時(shí)，電池溫度也會(huì)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(dǎo)致陰極結(jié)構(gòu)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(zhì)的分解，出現(xiàn)大量氣體。由于內(nèi)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(zhì)與空氣接觸以后，發(fā)生劇烈反應(yīng)，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(dú)立存在，往往是通過機(jī)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(dǎo)致的電池?zé)崃窟^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(fù)雜的，電池包的碰撞、損壞，電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、性能或是其他熱管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的失靈都可能導(dǎo)致熱濫用的發(fā)生。