(1)機(jī)械濫用

重要發(fā)生在汽車(chē)碰撞中，由于外力的影響，鋰離子電池單體、電池組變形，各部分自身的相對(duì)位移，導(dǎo)致電池膜被撕裂和內(nèi)部短路;易燃電解液的泄漏最終引起了火災(zāi)。在機(jī)械濫用中，穿刺損傷是最嚴(yán)重的，可能會(huì)將導(dǎo)體插入電池體，造成直接的正負(fù)短路。相比之下，碰撞、擠壓等只是概率性的內(nèi)部短路，擊穿時(shí)出現(xiàn)的熱量更強(qiáng)烈，導(dǎo)致熱逃逸的概率更高。

(2)濫用電力

電力的濫用重要是由于電池使用不當(dāng)造成的，包括外部短路、過(guò)充、過(guò)放電。其中過(guò)渡放電的危害最小，但過(guò)放電引起的銅枝晶生長(zhǎng)會(huì)降低電池的安全性，新增熱失控的可能性。外部短路是兩個(gè)帶差動(dòng)電壓的導(dǎo)體在電池外部連接的結(jié)果。

充電過(guò)度是最有害的一種電力濫用形式。鋰枝晶生長(zhǎng)在陽(yáng)極表面，這是由于鋰的過(guò)量嵌入。其次，鋰的過(guò)度去包埋會(huì)導(dǎo)致陰極結(jié)構(gòu)由于熱和氧的釋放而崩潰(NCA陰極的氧釋放)。

(3)熱濫用

熱濫用重要是指電池內(nèi)部局部過(guò)熱，這種現(xiàn)象很少是獨(dú)立存在的，往往是通過(guò)機(jī)械濫用和電氣濫用而發(fā)展起來(lái)的，是最終直接引發(fā)熱失控等事故的一種情況。熱濫用通常是由于外部環(huán)境過(guò)高或電池過(guò)熱所引起的溫度控制系統(tǒng)不工作，導(dǎo)致短路，導(dǎo)致熱失控。從原因上看，熱濫用的原因是最復(fù)雜的。電池組的碰撞和損壞，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能，或其他熱管理系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的故障都可能導(dǎo)致熱濫用的發(fā)生。

(4)內(nèi)部短路

內(nèi)部短路是由電池正極和負(fù)極之間的直接接觸引起的。當(dāng)然，接觸的程度是不同的，隨后的反應(yīng)也是非常不同的。通常由機(jī)械和熱濫用引起的大規(guī)模內(nèi)部短路會(huì)直接導(dǎo)致熱濫用。內(nèi)部短路的原因也很復(fù)雜。如鋰離子電池充電過(guò)量，樹(shù)突積累到一定程度，導(dǎo)致電池膜被擊穿，導(dǎo)致內(nèi)部短路，或在碰撞或擊穿損傷后正負(fù)電極直接接觸，導(dǎo)致熱失控。與外部因素引起的內(nèi)部短路相比，電池制造過(guò)程中自發(fā)缺陷引起的內(nèi)部短路相對(duì)較小。固有的內(nèi)部短路出現(xiàn)的熱量少，不會(huì)立即引發(fā)熱失控。這種內(nèi)部缺陷要一段時(shí)間才能發(fā)展成較輕程度的內(nèi)部短路。

關(guān)于鋰離子電池的熱失控，國(guó)內(nèi)重要的解決方法重要是從外部保護(hù)和內(nèi)部改進(jìn)兩個(gè)方面。外部保護(hù)重要是對(duì)系統(tǒng)的升級(jí)和改進(jìn)，內(nèi)部改進(jìn)重要是對(duì)電池本身的改進(jìn)。

(1)推廣冷卻方式

熱管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制溫度，確保電池始終處于合理的工作溫度。熱管理系統(tǒng)通常由車(chē)輛控制器控制。當(dāng)電池溫度異常時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)可及時(shí)冷卻或加熱，以保證電池的安全和使用壽命。電池的散熱方式根據(jù)熱傳導(dǎo)方式和介質(zhì)分為四種:空氣冷卻(風(fēng)冷)、液體冷卻(水冷)、相變材料(固態(tài))、復(fù)合冷卻(水冷+固態(tài))。

(2)內(nèi)部材料和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

內(nèi)部改進(jìn)是對(duì)電池內(nèi)部的材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，使電池具有更好的耐熱、散熱性能。就目前的研究重點(diǎn)而言，固體電解質(zhì)的發(fā)展;正極和負(fù)極被重建。而采用更安全的隔膜材料是從內(nèi)部提高電池?zé)嵝阅艿闹匾緩街弧?/p>