Die Sicherheit vonLithiumbatterienist eines der am meisten betroffenen Themen fürPower-Batterien. Die Sicherheit des Akkus hat viel mit dem Design und den Einsatzbedingungen des Akkupacks zu tun. Für dieBatterie, bezieht sich die Sicherheit nicht nur auf das Material der positiven Elektrode, sondern auch auf die negative Elektrode, den Separator und den Elektrolyten.
Thermischer Runaway-Prozess der Lithium-Ionen-Batterie:
Das thermische Durchgehen der Batterie wird durch die Tatsache verursacht, dass die Wärmeerzeugungsrate der Batterie viel höher ist als die Wärmeableitungsrate und eine große Wärmemenge angesammelt und nicht rechtzeitig abgeführt wird. Im Wesentlichen,"thermisches Durchgehen"ist ein energetischer positiver Rückkopplungs-Kreisprozess: Steigende Temperatur führt zu einer Erwärmung des Systems, wodurch die Temperatur steigt, was wiederum das System wärmer macht.
Ohne strenge Unterteilung kann das thermische Durchgehen der Batterie in drei Phasen unterteilt werden:
Stufe 1: Die interne Thermal-Runaway-Stufe der Batterie
Durch internen Kurzschluss, externe Erwärmung oder Eigenerwärmung der Batterie selbst beim Hochstromladen und -entladen steigt die Innentemperatur der Batterie auf etwa 90 °C bis 100 °C und das Lithiumsalz LiPF6 beginnt sich zu zersetzen ; die chemische Aktivität der negativen Kohlenstoffelektrode im geladenen Zustand ist sehr hoch. In der Nähe von metallischem Lithium zersetzt sich der SEI-Film auf der Oberfläche bei hoher Temperatur, und die in Graphit eingebetteten Lithiumionen reagieren mit dem Elektrolyten und Binder, wodurch die Batterietemperatur weiter auf 150 °C erhöht wird, und eine neue heftige exotherme Reaktion tritt auf Bei dieser Temperatur wird beispielsweise eine große Menge Elektrolyt zersetzt, um PF5 zu erzeugen, und PF5 katalysiert weiter die Zersetzungsreaktion von organischen Lösungsmitteln.
Stufe 2: Stufe der Batteriewölbung
Wenn die Batterietemperatur über 200 °C steigt, zersetzt sich das Material der positiven Elektrode, setzt eine große Menge an Wärme und Gas frei und erwärmt sich weiter. Bei 250–350°C beginnt die mit Lithium interkalierte negative Elektrode mit dem Elektrolyten zu reagieren.
Stufe 3: Thermisches Durchgehen der Batterie, Explosionsversagensstufe
Während der Reaktion beginnt das Material der positiven Elektrode im geladenen Zustand einer heftigen Zersetzungsreaktion zu unterliegen, und der Elektrolyt unterliegt einer heftigen Oxidationsreaktion, wodurch eine große Wärmemenge freigesetzt wird, eine hohe Temperatur und eine große Menge Gas erzeugt werden und die Batterie brennt und explodiert.