热失控原因及对电池的影响

什么是热失控？简单地说，是锂使自己着火的趋势。当我们首次发现锂擅长储能时，我们试图用它制作电池。在对铅酸电池和其金属铅电极有经验的情况下，使用金属锂电极制作锂电池似乎是可以的。

它们有超出人们意料的能量密度。特斯拉汽车会为此感到自豪！

而不幸的是，它们也具有着火的倾向。从分子水平看，这是由于锂的氧化反应发热量大，意思是反应发生就会释放热量。一个分子反应放出热量使周围分子反应速度加快，导致了不受控制反应恶性循环。这是热失控的基本原理。

热失控可以在一节电池内部发生，也可以以同样的方式在一组电池中发生。如果一节已经着火的电池放置在其他没有着火的锂电池旁边，那么很快电池组中所有的锂电池就会燃烧起来。

在第一节锂电池研制出来的后续几年里，研究证明了如果首先使锂溶解，带正电的锂离子相较于金属锂要温和得多——尽管能量密度要差一些。科学家发现如果他们对锂离子电池而非锂金属电池采取合理的保护（尤其是在充电过程），那么电池将会很正常地工作。(www.xing528.com)

大部分自身容易热失控的锂离子电池同时也是能量最密集的，如锂钴氧化物，其在302F达到热失控温度。自身最不容易热失控的锂离子电池同时也是能量最不密集的，如磷酸锂，其热失控温度为518F。其他锂离子电池介于两者之间，锰尖晶石成为最安全的LiFePO₄替代物，热失控温度为482F。据我所知没有自然法则表示锂离子电池的能量密度和热稳定性必须密切相关，只是暂时发现是这样的。

总之，什么导致了离子电池如此不受控制？对于一个完美运行的没有制造缺陷的电池，过充电能够使其爆炸。在充电过程中应该注意防止爆炸发生。短路也能够产生足够的热量使一个良好的电池爆炸。碰撞使电池破裂将锂暴露在空气中从而导致其他功能性电池爆炸的热失控。电池还会有制造缺陷，这是2006年著名的索尼笔记本电脑着火的原因。记得吗？那一年热失控成为家喻户晓的名词。

根据“电池大学”（Battery University）的说法，这件事发生的原因是在电池制造过程中偶然混进了微小的金属粉尘，导致20万节电池中有一节发生内部短路。即使一个良好的功能性电池管理系统能够保护电池防止过充电和内部短路，但是对于那样的内部短路的电池，外部电池管理系统也不能防止热失控。