La sicurezza dibatterie al litioè uno dei problemi più preoccupati perbatterie di alimentazione. La sicurezza della batteria ha molto a che fare con il design e le condizioni di utilizzo del pacco batteria. Per ilcella della batteria, la sicurezza non è solo correlata al materiale dell'elettrodo positivo, ma anche all'elettrodo negativo, al separatore e all'elettrolita.
Processo di fuga termica della batteria agli ioni di litio:
La fuga termica della batteria è causata dal fatto che la velocità di generazione del calore della batteria è molto superiore alla velocità di dissipazione del calore e una grande quantità di calore viene accumulata e non dissipata nel tempo. In sostanza,"fuga termica"è un processo a ciclo di feedback energetico positivo: l'aumento della temperatura provoca il riscaldamento del sistema, quindi la temperatura aumenta, il che a sua volta rende il sistema più caldo.
Senza una divisione rigorosa, la fuga termica della batteria può essere suddivisa in tre fasi:
Fase 1: la fase di fuga termica interna della batteria
A causa del cortocircuito interno, del riscaldamento esterno o dell'autoriscaldamento della batteria stessa durante la carica e la scarica ad alta corrente, la temperatura interna della batteria sale da circa 90 °C a 100 °C e il sale di litio LiPF6 inizia a decomporsi ; l'attività chimica dell'elettrodo di carbonio negativo nello stato di carica è molto elevata. Vicino al litio metallico, il film SEI sulla superficie si decompone ad alta temperatura e gli ioni di litio incorporati nella grafite reagiranno con l'elettrolita e il legante, spingendo ulteriormente la temperatura della batteria fino a 150°C, e una nuova violenta reazione esotermica si verifica a a questa temperatura, ad esempio, una grande quantità di elettrolita viene decomposta per generare PF5, e PF5 catalizza ulteriormente la reazione di decomposizione dei solventi organici.
Fase 2: fase di rigonfiamento della batteria
Quando la temperatura della batteria supera i 200°C, il materiale dell'elettrodo positivo si decompone, rilascia una grande quantità di calore e gas e continua a riscaldarsi. A 250-350°C, l'elettrodo negativo intercalato di litio inizia a reagire con l'elettrolita.
Fase 3: fuga termica della batteria, fase di fallimento dell'esplosione
Durante la reazione, il materiale dell'elettrodo positivo nello stato carico inizia a subire una violenta reazione di decomposizione e l'elettrolita subisce una violenta reazione di ossidazione, rilasciando una grande quantità di calore, generando alte temperature e una grande quantità di gas, e la batteria brucia ed esplode.