鋰離子電池內(nèi)部主要放熱反應(yīng)有：

　　· SEI膜的分解(90~120℃);

　　· 負極與電解液的反應(yīng)(120℃以上);

　　· 電解液分解(200℃左右);

　　· 正極與電解液的反應(yīng)，伴隨正極分解，析出氧氣(180~500℃);

　　· 負極與粘結(jié)劑的反應(yīng)(240℃以上)等。

　　電芯熱失控(燃燒，爆炸)的原因：電芯內(nèi)部的放熱副反應(yīng)導(dǎo)致熱量累積，電芯對外熱交換的速率小于熱量累積速率，溫度持續(xù)升高，直至達到著火點溫度，引起燃燒和爆炸。

　　電芯內(nèi)部的熱過程遵循熱量平衡：

　　Qp = Qe + Qa

　　Qp—電芯內(nèi)部各種副反應(yīng)產(chǎn)生的熱量

　　Qe—電芯與環(huán)境交換的熱量(散熱)

　　Qa—電芯自己吸收的熱量(熱累積)

　　如果Qe ≥ Qp，則Qa為負值或零，電芯內(nèi)部溫度不會上升，不會產(chǎn)生熱失控

　　如果Qe < Qp，則Qa為正值，電芯內(nèi)部溫度持續(xù)上升，直至熱失控(200~300℃)

　　避免電芯熱失控的措施：

　　· 采取保護措施，降低外部觸發(fā)因素發(fā)生概率(過充、過熱、短路、擠壓、穿刺等);

　　· 阻斷放熱副反應(yīng)的正反饋過程，如增加保險絲，或在正負極材料與集流體之間增加PTC材料;

　　· 降低放熱副反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，如選擇磷酸鐵鋰正極材料、改變電解液的有機溶劑成分等;

　　· 提高著火點溫度，如在電解液中添加阻燃材料、選用陶瓷隔膜等;

　　· 提高散熱能力，避免熱累積，如采用高效的液冷設(shè)計方案等。

　　三、 安全防護設(shè)計

　　1. 整體思路

　　動力電池系統(tǒng)安全防護的根本原則：阻止電能和化學(xué)能在系統(tǒng)正常運行狀態(tài)和某些非正常狀態(tài)(法律法規(guī)、標準所規(guī)定的情況，以及典型的失效情況)，以不可控的方式釋放，或減輕其不可控釋放所帶來的危害。

　　安全防護設(shè)計的主要方法：

　　1) 阻止能量的不可控釋放——預(yù)防危害發(fā)生

　　2) 阻斷能量不可控釋放的路徑——阻止危害發(fā)生后的蔓延

　　3) 降低能量不可控釋放的破壞——降低危害所造成的損害

　　針對電擊危害：

　　· 被動預(yù)防為主，保證足夠的絕緣強度和有效的接觸防護

　　· 采取有效的主動干預(yù)機制(針對絕緣緩慢失效)，阻止危害發(fā)生，保證安全裕量

　　· 一旦發(fā)生，因為能量釋放太快(毫秒級)，無法及時進行中斷或降損

　　針對燃燒危害：

　　· 預(yù)防，中斷和降損有效結(jié)合

　　· 主動防護，阻止過充，短路，過熱等濫用情況，避免危害發(fā)生

　　· 良好的結(jié)構(gòu)防護，保護電池在撞擊，擠壓，穿刺，跌落等情況下的安全性

　　· 良好的散熱能力，降低內(nèi)部熱累計速度，避免熱失控

　　· 內(nèi)部組件的著火點溫度閾值足夠高，提高危害發(fā)生的門檻

　　· 防火槽，隔熱材料，導(dǎo)火導(dǎo)熱裝置等中斷火災(zāi)蔓延路徑，阻止連鎖反應(yīng)

　　· 阻燃材料，降低燃燒損害

　　· 采取危險源檢測與主動滅火裝置