聚焦锂电池组安全问题 锂电热失控？

在1月11～13日举办的中国电动汽车百人会论坛（2019）的动力电池技术峰会上，各位专家学者没有如往年般分享各色各样的锂电前瞻技术，而是不约而同的将焦点放在了锂电池组安全上。

锂电池组的安全性归根到底一句话，就是来自于电池的热失控。锂电池除了正常的充放电反应外，还存在潜在的副反应。当电池温度过高或者充电电压过高的时候，这些副反应就会被引发，并释放大量热量。如果热量得不到及时疏散，还会引起电池温度和压力的急剧上升，形成恶性循环，最后导致热失控，造成安全事故。

不幸的是，从锂电反应机理而言，单体电池的热失控隐患是无法根除的，只能通过诸如热控制技术（PTC电极）、正负极表面陶瓷涂层、过充保护添加剂、电压敏感隔膜以及阻燃性电解液等等技术的综合性应用来无限改善单体电芯的安全性能，但无法真正根除。

关于锂电池组电芯层面的锂离子电池安全性，武汉大学教授艾新平做了非常全面的分析，从热失控过程来看，发生热失控最早的一个反应是负极表面SEI膜的分解，由于负极成份及添加剂的不同，SEI膜的分解分度大概在120－140℃，发生分解以后，负极裸露在电解液中，并发生剧烈的还原分解，放出大量的可燃性气体和热量，促使电池的温度进一步上升，直至正极发生分解。

正极发生分解时，温度大概在180－200℃，此时电芯的副反应就很难控制了，因为正极分解时不仅仅释放大量的热量，还会产生活性极高的氧原子，导致电解液直接氧化分解，短时间内会造成电池内部大量的热量积累。

值得一提的是，温度和副反应的关系是相辅相成的正相关，即温度越高，副反应越剧烈；副反应越剧烈，温度也就越高。这样的恶性循环最后会导致电池进入一个没法控制的自加温状态，也就是所谓的“热失控”。

业内常说的磷酸铁锂安全性好，就是因为它作为正极在200－400℃的时候基本不发生分解，但正极的产热只是副反应的一部分，负极和电解液的氧化分解仍然存在，所以磷酸铁锂的安全性只是相对三元而言稍微安全一些而已。三元材料根据组成成份的不同，分解温度有所变化，镍占比越高，热分解温度越低，比如当镍含量达到0．8，在120度左右就开始发生热分解，甚至早于负极的SEI膜，这对电池的温控造成了极大的挑战。

电池热失控，究其原因还是内部出现了短路和过充的现象。