热失控影响因素总结（一）

　　动力电池的安全问题，发展到后来，基本都归结为热失控问题。因此，对引起热失控的原因分析，是一个研究热点。最近读到一些关于热失控的资料，初步的，先做初步总结。

　　1 对于安全问题，我们主要关注哪些热失控的参数

　　热失控开始温度，这是我们设置电池管理系统上限值的依据，正常运行的动力电池系统，在生命的后期，其发生热失控的起始温度减去设计余量，就是系统停车温度阈值。

　　最高温度和延续时间，指系统发生热失控过程中，能够达到的最高温度和整个热失控过程总体发生的时间长度，两者都是度量热失控释放能量能力的参数，数值越高，说明热失控事件的危害性越大。

　　2 热失控影响因素

　　有研究人员通过给各种不同状态的电芯持续加热的方式，研究电芯在热失控过程中的行为特征，找到影响热失控的因素，并探讨发生相应现象的原因。

　　静态荷电量

　　研究表明，给不同荷电量的一组电芯采用相同的条件加热，其中，荷电量为零的电芯发生热失控的概率很小；随着荷电量的增加，热失控的发生概率随之增加，发生的时间点越来越提前，过程中能够达到的最高温度也在上升；当荷电量达到一定值以后（文献中是80%），其能够达到的最高温度又有下降趋势。

　　现象解释

　　荷电量为0的电芯，其石墨负极中，嵌锂碳含量很少。作者认为热失控的重要动力是嵌锂碳与粘结剂、电解液的反应释放的能量。荷电量居中的几个样品，随着负极中嵌入的锂离子的数量增加，其发生热失控的能力提高；荷电量最高的两个样品，被观察到这样的现象：热失控发生的时间点很早，且反应在初始阶段就非常剧烈，使得部分电解液和反应物被副反应，生成的大量气体和热空气一起喷出电芯壳体以外，这部分物质，除了化学能，还带走了部分热量。由于参与反应的物质总量的减少，使得荷电量高的电芯，其热失控的最高温度和延续时间都不是最高的。、

　　动态充电电流

　　电芯初始的荷电量都是0，随着充电电流的增加，电芯发生热失控的时间越来越早。当电流增大到一定程度，热失控最高温度反而下降。

　　现象解释

　　同样是基于负极嵌锂碳的理论，充电电流为0的电芯，负极的锂离子非常少，不具备发生反应的条件，因此加热的全过程中，电芯表面温度几乎线性上升，却没有热失控发生。随着充电电流的增加，负极的嵌锂碳随着锂离子逐渐嵌入负极石墨而增加，其发生热失控的时间点逐渐前移，并且最高温度也在提高。当电流足够大以后，短时间内，电流产生的热量叠加在外部加热的基础上，使得快速增长的嵌锂碳与粘结剂、电解液剧烈反应，短时间内积聚了太多副反应气体，电芯壳体被涨破，反应物损失殆尽。这样就出现了大电流充电，热失控才刚发生就已经结束的现象。

　　动态放电电流

　　放电实验的电芯，初始荷电量都是100%。放电过程中的热失控，与充电过程，表面看有相反的倾向。大电流放电的电芯，热失控发生的反而比较晚，但最高温度比较高。而放电电流为0 的电芯，热失控最早发生，只是最高温度比较低。

　　现象解释

　　放电时，电芯荷电量都是满电。联系对静态电芯的测试，最高荷电量的电芯，热失控的时间起点更早。而荷电量中等偏上的电芯，才是热失控温度最高的样本。

　　回到放电过程。如果满电的电芯，以大电流放电，虽然在开始积累了热量，但随着电荷的减少，负极嵌锂碳的量也在降低。也就是说，采用稍大电流放电的电芯，在一小段时间以后，已经达到了中等偏上的荷电状态。而放电电流为0的电芯，其电量还是100%。这两种情况对比，参照静态电芯的现象，不难想象，是放电电流为0的电芯最先发生热失控，而以较大电流放电的电芯，会达到比较高的温度。

　　当然，多大的放电电流会成为热失控中温度最高的那个，要考察大电流热量积累的能力和减少负极嵌锂碳含量两个过程的交叉点。在文献的实验中，是电量下降到72%荷电量开始热失控的电芯，其过程温度最高。

　　总之，一些文献，基于负极嵌锂碳与粘结剂、电解液的反应能力去解释不同荷电量，不同充放电电流，在温度逐渐上升的过程中，发生热失控的现象。这是关于热失控的一种理论。同时，还存在着其他一些理论，比如负极锂单质堆积量引起的热失控，SEI膜溶解引起的热失控，循环老化造成几个方面综合作用引起的热失控等。

　　参考

　　高温环境下18650型锂离子电池热失控过程的数值分析

　　不同循环周期锂离子动力电池热失控特性分析

　　18650型锂离子电池热失控影响因素

　　锂离子动力电池安全性问题影响因素_

　　醋酸乙烯聚合体系热失控风险评估及失控抑制

　　动力电池热失控方法研究

　　（图片来自互联网）

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