受限空间对锂离子电池热失控的影响

刘添添,白 伟,张青松

(1.中国民航大学 民航热灾害预防与应急重点实验室,天津 300300; 2.南京工业大学 安全科学与工程学院,江苏 南京 211800)

锂离子电池由于具有能量密度高、环境污染小等优点,在笔记本电脑、手机、电动汽车等领域中得到了广泛应用[1]。然而,锂离子电池在使用过程中或在滥用(热[2]、电[3]和机械滥用[4])条件下会产生热量,导致电池温度升高。由于电池内部成分大多具有可燃性,在温度升高到一定值后电池内部的物质开始反应并产热[5],电池温度上升加速,当电池温度得不到有效控制时,就可能出现排气、燃烧喷射、甚至爆炸的热失控行为[6],从而对周围的人员以及财产造成严重威胁。

近年来,国内外研究人员对锂离子电池热失控机制进行了大量的研究[7-11],结果表明,当电池温度持续升高时会导致内部发生一系列反应,包括固体电解质界面(SEI)膜的分解和重生、负极与电解液的反应、电解液的热分解、正极材料分解、正极材料与电解液之间的反应、阴极热分解[12-14]。在锂离子电池热失控研究中,由于加速量热仪(ARC)以及绝热反应量热仪(VSP2)作为绝热量热设备可以近乎真实地反映出锂离子电池的自加热起始温度,被广泛应用于单体锂离子电池热失控机制的研究中。王青松团队通过加速量热仪研究了循环老化以及荷电状态对电池热失控的影响[15]、评估了单节电池热失控危险性[16]、测量了不同荷电状态(SOC)电池的自加热起始温度和热失控触发温度[17]。……