探讨锂离子电池热失控的原因和机理

有关锂离子电池，热失控是最严峻的安全事故，它会引起锂离子电池起火乃至爆炸，直接挟制用户的安全。锂离子电池发生热失控重要是由于内部产热远高于散热速率，在锂离子电池的内部积累了大量的热量，然后引起了连锁反应，导致电池起火和爆炸。

引发热失控的要素很多，总的来说分为两类，内部要素和外部要素。内部要素重要是：电池出产缺陷导致内短路;电池运用不当，导致内部出现锂枝晶引发正负极短路。外部要素重要是：揉捏和针刺等外部要素导致锂离子电池发生短路;电池外部短路形成电池内部热量累积过快;外部温度过高导致SEI膜和正极材料等发生分解。

美国德克萨斯大学阿灵顿分校的KrishnaShah对锂离子电池热失控现象进行了分析，并建立了一套锂离子电池热失控的猜想机制，有关锂离子电池的安全规划具有重要的参考意义。相关研讨闪现，锂离子电池热失控进程重要由一下反应组成：SEI膜分解，电解液和粘结剂发生反应，电解液和正极活性物质发生分解。

影响锂离子电池热失控的要素可以分为两个，一个是电池内部的产热速率，别的一个是锂离子电池的散热速率。传统的热分析东西，一般假定锂离子电池的产热在整个体积内是均匀的，因此这些东西分析以为热失控与电池的热导率无关，这与锂离子电池在实践中的状况是不同的，因此猜想效果也是不精确的。研讨闪现，即便在26650电池内部也存在这很大的热梯度，因此传统的方法和东西无法来精确猜想电池内部和外部的热状态。

为了处理上述问题，KrishnaShah在传统的锂电热分析模型上加入了热导率参数，然后出现了一个无量纲参数热失控数（TRN）。首要KrishnaShah建立了一个电池温度与产热和散热的之间的等式联系，如下所示

对公式之中的产热函数Q（T）在温度为T0处进行泰勒翻开，忽略高阶项可得到如下公式

然后该公式需求通过杂乱的数学求解进程，小编实在看不懂就不给我们介绍了，让我们直接看效果吧。终究推导获得如下效果

在整个操作规划内，都必须满意上述公式才能确保不发生热失控。该公式结合了电池内部热传递kr，电池表面散热μ1，电池产热速率参数β以及电池半径等参数。而电池的产热速率参数β和电池散热以及热导率系数是控制锂离子电池热失控的关键参数，通过增大β值，TRN值也呼应增大，当TRN>1时，电池就会发生热失控，而TRN<1是电池则不会发生热失控，需求留意的是，β并不是一个固定的值，而是跟着温度的升高而不断增大，因此TRN也会随之增大。

电池的散热重要由两步构成，电池内部的热传导和电池外部的热对流，因此在β必定的前提下，就需求调整电池的热导率kr和表面散热参数μ1来确保TRN<1，然后确保电池的安全性。