了解鋰電池熱失控：原因及預防

鋰電池熱失控是一種重要的故障模式，其中鋰離子電池由于自我維持的放熱響應而變得無(wú)法控制的過(guò)熱。這種情況通常是由于內部短路、機械損壞、過(guò)度充電或暴露在過(guò)高溫度下造成的，從而損害了電池的結構和化學(xué)完整性。

當電池內產(chǎn)生的熱量超過(guò)其消散熱量的潛力時(shí)，就會(huì )引發(fā)熱失控。這種不平衡經(jīng)常引發(fā)不利的化學(xué)反應并升高溫度。隨著(zhù)溫度升高，加熱技術(shù)的充電速度加快，周期性地導致暴力后果，包括火災或爆炸。

熱失控的主要目的之一是內部短路。這可能是由于機械損壞造成的，其中包括刺穿或擠壓，這會(huì )破壞陽(yáng)極和陰極之間的隔膜。制造缺陷，例如電池組件未對準或污染，也可能導致短路。一旦發(fā)生短路，就會(huì )產(chǎn)生熱量，如果熱量足以引發(fā)電池物質(zhì)內的放熱反應，就會(huì )發(fā)生熱失控。

另一個(gè)重要因素是過(guò)度充電。將鋰電池充電超過(guò)其電壓限制可能會(huì )導致陽(yáng)極上過(guò)度鍍鋰，形成枝晶，刺穿隔膜并形成短路。此外，過(guò)度充電會(huì )導致電解質(zhì)和其他材料的分解，同樣會(huì )增加內部溫度和熱失控的機會(huì )。

過(guò)多的外部熱暴露是另一個(gè)外部原因。在高溫環(huán)境下工作或保存的鋰電池更容易受到熱失控的影響，因為溫度升高會(huì )降解電解質(zhì)和其他內部物質(zhì)，從而降低電池的熱穩定性。

總之，導致鋰電池熱失控普遍存在的因素有很多，包括內部短路、過(guò)度充電、外部溫度過(guò)高、老化以及固有的設計缺陷。認識并解決這些因素對于阻止此類(lèi)事件和提高鋰電池使用的安全性至關(guān)重要。

一項基本策略是對用于制造鋰電池的精細物質(zhì)進(jìn)行修飾，選擇能夠承受更高溫度和應力的一流電極和電解質(zhì)材料可以防止導致熱失控的內部擊穿。此外，將分離器與逐步熱平衡結合起來(lái)可以成為防止手機內快速電路的重要屏障。

其他所有關(guān)鍵安全措施都是實(shí)施先進(jìn)的電池控制結構 (BMS)。這些系統旨在監視和控制電池狀況，包括電壓、電流和溫度。通過(guò)設置特定的操作閾值并強制執行實(shí)時(shí)跟蹤，BMS 可以檢測到故障的早期跡象并引發(fā)糾正措施，包括斷開(kāi)電池連接或降低充電率以減輕危險。

熱控制結構在阻止熱失控方面也發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。有效的冷卻機制，包括空氣或液體冷卻系統，即使在高負載條件下也有助于保持最佳的電池溫度。這在電動(dòng)機等高功率應用中尤其重要，其中電池要承受?chē)乐氐牟僮鲏毫Α?/p>

電池應存放在遠離陽(yáng)光直射和高溫環(huán)境的地方，并且必須使用兼容且獲得許可的充電器進(jìn)行充電。此外，必須嚴格避免對電池造成的人身傷害，這可能是內部短路的先兆。

這些策略不再補充鋰電池的安全性和可靠性，而是延長(cháng)其使用壽命和性能。不斷改進(jìn)并遵守可接受的電池布局和處理實(shí)踐對于阻止熱失控和保護電池供電的設備至關(guān)重要。