锂离子电池热失控特性及电池火抑制过程

毛思远， 肖修昆， 梁天水*， 钟 委， 赵 军

(1.郑州大学力学与安全工程学院， 郑州 450001； 2.欣旺达电子股份有限公司， 深圳 518108)

锂离子电池以高能量密度、高额定电压、低自放电率、无记忆效应和使用寿命长等优点[1-2]，正在逐步取代传统电池，被广泛应用于各类数码产品、电动汽车领域和电网储能系统[3-4]。随着人们对锂离子电池高能量密度的需求日益增加，越来越多具有更高能量密度的大型锂离子电池被广泛应用。然而，锂离子电池的能量密度越高，在如击穿、过热、过充和内短路等滥用条件下就越容易发生热失控[4-5]。锂离子电池一旦发生热失控，往往会导致火灾甚至爆炸[6-7]，对人们的生命财产造成极大的威胁。成百上千的单体电池共同组成电池组，而单体电池起火很有可能导致整个电池组燃烧，因此，研究人员针对锂电池单体开展了热失控危险性及筛选能够有效熄灭电池火焰灭火介质的相关研究。

黄沛丰[8]对50 A·h锂单体电池的火灾危险性进行了研究，结果表明在高荷电状态下，电池燃烧出现多次射流火行为，随荷电状态的增加，电池的热释放速率增加。平平[9]分析了50 A·h LiFePO4/石墨电池的危险性，发现外部热辐射引发电池内部链式热反应后，隔膜熔化引起短路产生的焦耳热直接诱发了射流火喷发。陈明毅[10]研究了环境压力对锂原电池火灾行为的影响，结果表明锂原电池质量损失和热释放速率等参数会随着压力升高和氧气浓度升高而增加。张青松等[11-12]对18650型锂电池进行抑爆实验，结果发现含三乙醇胺添加剂的细水雾能够明显抑制18650型锂电池热失控。……