三元材料电池安全性能 电池的热失控

     【锂电世界】 三元电池的安全性是动力电池最关注的问题之一。电池的安全性和电池组的设计、滥用条件有很大关系。对于单电池来讲，安全性除了和正极材料有关，与负极，隔膜以及电解液都有很大关系。

    锂离子动力电池的热失控基本过程如下：由于内部短路、外部加热，或者电池自身在大电流充放电时自身发热，使电池内部温度升高到90～100℃左右，锂盐LiPF6开始分解；对于充电状态的碳负极化学活性非常高，接近金属锂，在高温下表面的SEI膜分解，嵌入石墨的锂离子与电解液、黏结剂会发生反应，进一步把电池温度推高到150℃，此温度下又有新的剧烈放热反应发生，例如电解质大量分解，生成PF5, PF5进一步催化有机溶剂发生分解反应等。电池温度再进一步升高到180～300℃，充电态正极材料开始发生剧烈分解反应，电解液发生剧烈的氧化反应，释放出大量的热，产生高温和大量气体，电池发生燃烧爆炸。

    因此，在滥用的情况下，安全设计不足的锂离子电池会有热失控的可能，如冒烟、起火甚至爆炸等。如果能在初期控制电池温度的上升，就可以控制电池热失控。因此，可以通过改进材料的热稳定性，使用安全性能高的电解液和隔膜控制电池温度的上升，从而解决动力锂离子电池的安全问题。

锂离子电池各种放热反应的温度区间与反应焓

    对于正极材料的热稳定性我们已经在第2、3章进行了讨论，这里主要讨论负极、电解液和隔膜的选择和使用。