磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э厝A段解析！

現(xiàn)有的商業(yè)化鋰離子電池多采用有機(jī)電解液，易燃易爆，尤其是應(yīng)用于規(guī)模化儲能電站時，數(shù)萬甚至數(shù)十萬個儲能電芯串并聯(lián)，極易導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，引起火災(zāi)、爆炸事故。

儲能鋰離子電池熱失控主要原因有兩個一個是外部原因，儲能電站空間密閉，內(nèi)部存儲大量能量，充放電時電化學(xué)反應(yīng)會釋放熱能，本身具有潛在熱失控危險；另一個是內(nèi)部原因，鋰離子電池電解液電化學(xué)反應(yīng)引發(fā)的副反應(yīng)容易引發(fā)熱失控。

電池結(jié)構(gòu)上，以磷酸鐵鋰電池為例，磷酸鐵鋰電池的正極附著在鋁箔上，負(fù)極涂布在銅箔 上，中間的聚合物隔膜把正負(fù)極分隔開，鋰離子可以 穿過隔膜來回遷移。電池用鋁合金外殼密封，內(nèi)部充斥著電解液。

磷酸鐵鋰電池一旦發(fā)生熱失控，將經(jīng)歷熱失控早期（100℃左右）、電池鼓包階段（300℃左右）和起火爆炸階段（超過300℃）三個階段。

第一階段，熱失控早期，電池內(nèi)部溫度升高至100℃左右，SEI分解，隔膜融化，產(chǎn)生氣體。

這一階段，電池內(nèi)部溫度迅速升高至接近100℃，電池負(fù)極表面的固體電解質(zhì)界面膜鈍化層分解，電池SEI膜失去保護(hù)。超過100℃，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳等氣體。150℃左右，電池內(nèi)聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜先后融化，電池電解液與正極發(fā)生反應(yīng)。

同時，電池溫度上升過程中，電池正負(fù)極接觸引發(fā)短路。電解液與其他有機(jī)溶劑發(fā)生分解、放熱化學(xué)反應(yīng)，釋放二氧化碳、氟化氫、氫氣等氣體。

第二階段，電池鼓包階段，電池內(nèi)部溫度升高至300℃左右，產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w，產(chǎn)生鼓包現(xiàn)象。

這一階段，鋰離子電池內(nèi)溫度上升至300℃左右時，其內(nèi)部鋰與電解液、有機(jī)溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量甲烷、丙烷等碳?xì)淇扇細(xì)怏w。電池內(nèi)部空間密閉，氣體無法迅速擴(kuò)散，在電池內(nèi)部大量累計，導(dǎo)致電池發(fā)生鼓包現(xiàn)象。

第三階段，起火、爆炸階段電池內(nèi)部溫度超過300℃，電池內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈氧化還原反應(yīng)，出現(xiàn)明火。

這一階段，電池仍處于充電狀態(tài)，正極與電解液仍在進(jìn)行強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng)，電池迅速升至高溫并釋放大量有毒氣體。

目前，儲能電站多采用儲能艙形式，艙內(nèi)電池模組排列緊密成簇，處于熱失控高溫狀態(tài)的電池模組極易影響其他電池模組發(fā)生熱失控，引發(fā)連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致電池出現(xiàn)明火，最終爆炸。