中國粉體網(wǎng)訊 鋰離子電池由于重量輕、體積小、循環(huán)性能好、無記憶性等優(yōu)點，被廣泛應用于電動汽車、消費電子及儲能等領(lǐng)域。鋰離子電池的能量密度成為制約電動汽車等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一，各國研究人員都在積極研發(fā)能量密度更高、綜合性能更好的鋰離子電池。然而在能量密度提高的同時電池的安全性也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，其中常見的危險就是電池熱失控，近年來電動汽車由于動力電池熱失控引發(fā)安全事故的案例層出不窮；未來隨著我國新能源汽車銷量和保有量的增加，電動汽車起火事故會進一步增多。鋰離子電池熱失控不僅對消費者的生命財產(chǎn)造成損失，同時阻礙了鋰離子電池的進一步發(fā)展。
實現(xiàn)電池安全的前提是對電池-電芯-材料熱失控反應機理的深入理解。人們對電池安全機理的認識是一個漸進式的過程，通過各種新的實驗現(xiàn)象，人們在不斷完善對電池熱失控機理和行為的認識。在電池最后發(fā)生熱失控、產(chǎn)生事故之前，存在一個漫長的放熱反應過程，根據(jù)反應的劇烈程度可以分為自放熱起始反應階段和熱失控臨界階段。當電池在外部誘因條件下開始出現(xiàn)起始自放熱反應后，如果電池散熱不能及時將熱量排除，溫度將持續(xù)上升直至達到熱失控臨界反應區(qū)間溫度，此時電池將發(fā)生一系列熱失控反應，表現(xiàn)為起火或爆炸事故。
采用固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)電池被認為是解決電池安全問題的最終方案。固態(tài)電池具有高功率密度、高能量密度、高可靠性和安全等優(yōu)點，被視為最具前景的新一代動力電池技術(shù)。不過，固態(tài)電池同樣存在失效行為，其失效行為包括循環(huán)容量衰減、內(nèi)阻增大、短路、熱失控、日歷失效等。其中，熱失控是指電池內(nèi)部局部或整體溫度急速上升，熱量不能及時散去，大量積聚在內(nèi)部、并誘發(fā)進一步副反應的一種失效行為。在內(nèi)短路中，有研究者證實了鋰枝晶發(fā)生熱熔效應，大量電流通過枝晶，促使局部升溫，從而導致Li融化，這便是一種電池內(nèi)部局部熱失控。處于非正常運行條件的電池，如短路、倍率過高、高溫等情況均有可能誘發(fā)電池熱失控。
一般認為固態(tài)電解質(zhì)大都具有較好的高溫穩(wěn)定性，在防止熱失控方面具有較好的安全性。但有研究人員發(fā)現(xiàn)，當Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3電解質(zhì)與熔融鋰金屬接觸時，鋰金屬會燃燒，引發(fā)熱失控。他們通過研究表明，界面反應產(chǎn)生的氧氣，會誘發(fā)鋰金屬與氧氣的劇烈反應，導致熱失控。由此可見，固態(tài)電池中熱失控仍然是不可忽略的問題，而鋰金屬和電解質(zhì)之間反應產(chǎn)生的O2是發(fā)生熱失控的主要原因。
針對固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)、材料、市場及產(chǎn)業(yè)等方面的問題，中國粉體網(wǎng)將于2023年2月21-22日在常州舉辦第四屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè)，科研院校，以及電動車、儲能、特種應用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺，開展產(chǎn)、學、研合作，共同推動行業(yè)發(fā)展。屆時，東風汽車前瞻技術(shù)研究院劉敏博士將作題為《固態(tài)電池熱失效模式研究進展》的報告。
專家簡介：
劉敏，東風汽車前瞻技術(shù)研究院高級研發(fā)經(jīng)理，負責新型動力電池系統(tǒng)設計、開發(fā)及搭載驗證，目前發(fā)表相關(guān)論文10余篇，申請發(fā)明專利20余項。
參考來源：
王濤等.固態(tài)電池失效分析
呂志文等.固態(tài)鋰電池失效機制及其研究進展
陳汝頌.先進電池體系的熱失控機理與高安全電池設計
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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