磷酸鐵鋰電池熱失控的原因是什么？

磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控主要是由于內部產熱遠高于散熱速率，在鋰離子電池的內部積攢了大量的熱量，從而引起了連鎖反應，導致電池起火和爆炸。

(1)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，應該從電池設計和電池管理兩個方面來解決。從電池材料設計角度，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。

(2)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。

(3)內短路觸發(fā)熱失控

電池制造雜質、金屬顆粒、充放電膨脹的收縮、析鋰等都有可能造成內短路。這種內短路是緩慢發(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引起的內短路的過程，都在研究當中。

 

磷酸鐵鋰電池安全性及熱失控如何預防？

盡管磷酸鐵鋰電池安全無法根治，但卻是可控可防的，正確面對并積極探索一些新的安全性技術，將有利于促進電池技術進步，比如提高材料/界面熱穩(wěn)定性，開發(fā)單體自激發(fā)熱保護技術，以及系統(tǒng)熱擴展防范技術，就可以有效改善磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的安全性。

⒈表面包覆

正極的熱分解和它引起的析氧主要在于它和界面（電解液）的反應，于是我們可以在正極活性表面包覆熱穩(wěn)定的保護層。比如在高鎳的正極表面包覆磷酸膜或者磷酸鋰以后，可以減少高鎳材料與電解液的直接接觸，從而降低副反應的強度和產熱。常見的包覆材料包括磷酸鹽、氧化物、氟化物，也可以是一些聚合物。

⒉構建濃度梯度

高鎳正極的不安全，除了本身的熱穩(wěn)定性不好以外，更重要的是鎳對電解液的氧化分解作用非常強，而材料本身的放熱量并不是那么大，但是加上電解液以后，它的產熱溫度和產熱量是急劇提高的，原因就是電解液的界面反應占了很大的部分。如果我們將高鎳作為核，用一些低鎳含量的材料作為殼，讓它內外有一個濃度梯度，這樣就有助于降低這個材料界面的反應活性，提高磷酸鐵鋰電池安全性。

⒊提高SEI膜的穩(wěn)定性

上采用一些方式能提高SEI膜的分解溫度，提高熱穩(wěn)定性，對磷酸鐵鋰電池安全性將起到至關重要的作用?，F(xiàn)在的研究表明，一些有機脂類，一些有機磷酸鹽，甚至一些含氟的鋰鹽，他們都是可以有效的來提高負極SEI膜熱穩(wěn)定性的，提高它的分解溫度。