探討鋰電池熱失控的原由和機理

有關鋰電池，熱失控是最嚴峻的安全事故，它會引起鋰電池起火乃至爆炸，筆直挾制用戶的安全。鋰電池發生熱失控緊要是由于內部產熱遠高于散熱速率，在鋰電池的內部積累了大量的熱量，然后引起了連鎖反應，導致電池起火和爆炸。

引發熱失控的要素很多，總的來說分為兩類，內部要素和外部要素。內部要素緊要是：電池生產缺陷導致內短路;電池運用不當，導致內部出現鋰枝晶引發正負極短路。外部要素緊要是：揉捏和針刺等外部要素導致鋰電池發生短路;電池外部短路形成電池內部熱量累積過快;外部溫度過高導致SEI膜和正極材料等發生分析。

美國德克薩斯大學阿靈頓分校的KrishnaShah對鋰電池熱失控現象進行了分解，并建立了一套鋰電池熱失控的猜想機制，有關鋰電池的安全規劃具有緊要的參考意義。相關研討閃現，鋰電池熱失控進程緊要由一下反應組成：SEI膜分析，電解液和粘結劑發生反應，電解液和正極活性物質發生分析。

影響鋰電池熱失控的要素可以分為兩個，一個是電池內部的產熱速率，別的一個是鋰電池的散熱速率。傳統的熱分解東西，一般假定鋰電池的產熱在整個體積內是平均的，因此這些東西分解以為熱失控與電池的熱導率無關，這與鋰電池在踐行中的狀況是不同的，因此猜想效果也是不精確的。研討閃現，即便在26650電池內部也存在這很大的熱梯度，因此傳統的辦法和東西無法來精確猜想電池內部和外部的熱狀態。

為了解決上述問題，KrishnaShah在傳統的鋰電熱分解模型上加入了熱導率參數，然后出現了一個無量綱參數熱失控數（TRN）。首要KrishnaShah建立了一個電池溫度與產熱和散熱的之間的等式聯系，如下所示

對公式之中的產熱函數Q（T）在溫度為T0處進行泰勒翻開，忽略高階項可得到如下公式

然后該公式需求通過混亂的數學求解進程，小編確實看不懂就不給我們解析了，讓我們筆直看效果吧。終究推導獲得如下效果

在整個操作規劃內，都非得滿意上述公式才能確保不發生熱失控。該公式結合了電池內部熱傳遞kr，電池表面散熱μ1，電池產熱速率參數β以及電池半徑等參數。而電池的產熱速率參數β和電池散熱以及熱導率系數是控制鋰電池熱失控的關鍵參數，通過增大β值，TRN值也呼應增大，當TRN>1時，電池就會發生熱失控，而TRN<1是電池則不會發生熱失控，需求注意的是，β并不是一個固定的值，而是跟著溫度的升高而不斷增大，因此TRN也會隨之增大。

電池的散熱緊要由兩步構成，電池內部的熱傳導和電池外部的熱對流，因此在β必定的前提下，就需求調整電池的熱導率kr和表面散熱參數μ1來確保TRN<1，然后確保電池的安全性。

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