動力電池熱失控的機理是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的研究領(lǐng)域，尤其在新能源汽車行業(yè)中，其安全性直接關(guān)系到車輛和乘客的生命財產(chǎn)安全。熱失控（thermal runaway）是指由各種誘因引發(fā)的鏈式反應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度不可控地上升，最終可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸。本文將從動力電池熱失控的觸發(fā)方式、內(nèi)部反應(yīng)機制等方面，深入探討其機理。

動力電池熱失控的觸發(fā)方式主要包括機械濫用、電濫用和熱濫用。

機械濫用是指車輛碰撞等引發(fā)車輛結(jié)構(gòu)破壞，進而導(dǎo)致電池組內(nèi)的電池單體受到擠壓、穿刺等物理結(jié)構(gòu)損壞。這種損壞可能導(dǎo)致電池內(nèi)部的正負極直接接觸，形成內(nèi)部短路，進而產(chǎn)生大量熱量。此外，機械變形還可能導(dǎo)致電池內(nèi)部的機械應(yīng)力下降、電壓下降和溫度升高，為熱失控的發(fā)生創(chuàng)造條件。

電濫用則是指外部電路過流、短路等非預(yù)期的大電流超過了電池或電池系統(tǒng)可以承受的最大電流。這種情況通常發(fā)生在電池充電或放電過程中，由于電壓管理不當、電氣元件故障或制作不良等原因，導(dǎo)致電池內(nèi)部電流過大，產(chǎn)生焦耳熱和化學反應(yīng)熱。這些熱量的累積會導(dǎo)致電池溫度急劇上升，進而引發(fā)一系列放熱副反應(yīng)，最終導(dǎo)致熱失控。

熱濫用則是指電池受到超過電芯安全閾值的加熱，從而引起電芯熱失控。加熱原因可能來自相鄰的熱失控電池，也可能來自車輛散熱系統(tǒng)失效所積攢的熱量。在高溫環(huán)境下，電池內(nèi)部的電解質(zhì)和電極材料會發(fā)生化學反應(yīng)，產(chǎn)生大量熱量。當溫度超過一定閾值時，電池內(nèi)部的隔膜會收縮、熔化，導(dǎo)致正負極活性物質(zhì)分解等自發(fā)放熱反應(yīng)，進一步加劇熱量的產(chǎn)生和溫度的上升。

動力電池熱失控的內(nèi)部反應(yīng)機制

動力電池熱失控的內(nèi)部反應(yīng)機制主要涉及固體電解質(zhì)界面（SEI）膜分解反應(yīng)、正極或負極活性物質(zhì)與電解液反應(yīng)、電解液分解反應(yīng)以及負極活性物質(zhì)與黏結(jié)劑反應(yīng)等。

在高溫環(huán)境下，鋰離子電池的SEI膜會發(fā)生分解反應(yīng)，導(dǎo)致負極活性物質(zhì)失去保護。嵌入負極的鋰金屬會與電解液發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量熱量。隨著溫度的繼續(xù)上升，電池多孔隔膜會發(fā)生閉孔現(xiàn)象，阻斷外部短路的電流回路。然而，如果溫度繼續(xù)上升，隔膜會在一定溫度下解體，引發(fā)內(nèi)部短路。此時，過大的電流會使溫度迅速升高，進而引發(fā)正極分解與電解質(zhì)分解反應(yīng)。

正極分解釋放大量的熱量，被認為是觸發(fā)熱失控的重要原因之一。鋰離子正極材料在分解過程中會釋放出氧氣，隨著氣體的迅速聚集和膨脹，電池內(nèi)部的壓力會迅速上升。一旦內(nèi)部壓力超過電池安全閥所能承受的極限，就會形成噴射現(xiàn)象，對電池的安全性和穩(wěn)定性構(gòu)成嚴重威脅。

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