磷酸鐵鋰電池熱失控原因

磷酸鐵鋰電池是一種使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料，碳作為負極材料的鋰離子電池，單體額定電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6V~3.65V。充電過程中，磷酸鐵鋰中的部分鋰離子脫出，經(jīng)電解質(zhì)傳遞到負極，嵌入負極碳材料;同時從正極釋放出電子，自外電路到達負極，維持化學反應的平衡。放電過程中，鋰離子自負極脫出，經(jīng)電解質(zhì)到達正極，同時負極釋放電子，自外電路到達正極，為外界提供能量。

1、過充電觸發(fā)熱失控

過充電觸發(fā)的熱失控是指磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)本身對過充電的電路安全功能缺失，導致電池的BMS已經(jīng)失控卻還在充電導致的。針對這類過充電的原因，解決辦法首先是查找充電機的故障，這可以通過充電機的完全冗余來解決;其次是看電池管理合不合理，比如說沒有監(jiān)控每一節(jié)電池的電壓。

2、過熱觸發(fā)熱失控

導致動力磷酸鐵鋰電池過熱的原因來自于電池的選型和熱設(shè)計的不合理，或者外短路導致電池的溫度升高、電纜的接頭松動等，應該從電池設(shè)計和電池管理兩個方面來解決。從電池材料設(shè)計角度，可以開發(fā)來防止熱失控的材料，阻斷熱失控的反應;從電池管理角度，可以預測不同的溫度范圍，來定義不同的安全等級，從而進行分級報警。

3、機械觸發(fā)熱失控

碰撞是典型的機械觸發(fā)熱失控的一種方式。如果在實驗室進行碰撞的一個仿真，最接近的是針刺。通過對三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池進行針刺試驗，研究熱失控過程，發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在這個熱失控過程中沒有三元鋰電池放熱表現(xiàn)的那么劇烈。實驗表明，不同的材料在針刺的時候會有不同的反應，磷酸鐵鋰相對安全。解決碰撞觸發(fā)熱失控的辦法就是做好電池的安全保護設(shè)計。

4、內(nèi)短路觸發(fā)熱失控

電池制造雜質(zhì)、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內(nèi)短路。這種內(nèi)短路是緩慢發(fā)生的，時間非常長，而且不知道它什么時候會出現(xiàn)熱失控。若進行試驗，無法重復驗證。目前全世界專家還沒有找到能夠重復由雜質(zhì)引起的內(nèi)短路的過程，都在研究當中。