鋰離子電池熱失控過程

電池熱失控都是由于電池的生熱速率遠高于散熱速率，且熱量大量累積而未及時散發出去所引起的。從本質上而言，熱失控是一個能量正反饋循環過程：升高的溫度會導致系統變熱，系統變熱后溫度升高，又反過來讓系統變得更熱。不嚴格的劃分，電池熱失控可以分為三個階段：

第1階段：電池內部熱失控階段

由于內部短路、外部加熱，或者電池自身在大電流充放電時自身發熱，使電池內部溫度升高到90℃～100℃左右，鋰鹽LiPF6開始分解；對于充電狀態的碳負極化學活性非常高，接近金屬鋰，在高溫下表面的SEI膜分解，嵌入石墨的鋰離子與電解液、黏結劑會發生反應，進一步把電池溫度推高到150℃，此溫度下又有新的劇烈放熱反應發生，例如電解質大量分解，生成PF5,PF5進一步催化有機溶劑發生分解反應等。

第2階段：電池鼓包階段

電池溫度達到200℃之上時，正極材料分解，釋放出大量熱和氣體，持續升溫。250-350℃嵌鋰態負極開始與電解液發生反應。

第3階段：電池熱失控，爆炸失效階段

在反應發生過程中，充電態正極材料開始發生劇烈分解反應，電解液發生劇烈的氧化反應，釋放出大量的熱，產生高溫和大量氣體，電池發生燃燒爆炸。
提高電池的安全性應從以下幾個方面下手：

正極材料

常見的正極材料在溫度低于650℃時是穩定的，在充電時處于亞穩定狀態，溫度升高時發生如下反應。

放出的氧氣會使溶劑氧化：

正極是直接與電解液反應還是放出氧氣后發生反應有確切的說法嗎？

電解液

鋰離子電池電解液基本上是有機碳酸酯類物質，是一類易燃物。常用電解質鹽六氟磷酸鋰存在熱分解放熱反應。因此提高電解液的安全性對動力鋰離子電池的安全性控制至關重要。

LiPF6的熱穩定性是影響電解液熱穩定的主要因素。因此，目前主要改善方法是采用熱穩定性更好的鋰鹽。但由于電解液本身分解的反應熱十分小，對電池安全性能影響十分有限。對電池安全性影響更大的是其易燃性。降低電解液可燃性的途徑主要是采用阻燃添加劑。

隔膜

目前，已商品化的鋰離子電池隔膜主要有三類，分別為PP/PE/PP多層復合微孔膜、PP或PE單層微孔膜和涂布膜。廣泛使用的隔膜主要為聚烯烴微孔膜，這種隔膜的化學結構穩定，力學強度優良，電化學穩定性好。

隔膜垂直方向上的機械強度越高，電池發生微短路的概率就越小；隔膜的熱收縮率越小，電池的安全性能越好。隔膜的微孔關閉功能也是改進動力電池安全性的另一方法；凝膠類聚合物電解質具有較好的保液性，采用這種電解質的電池比常規液態電池具有更好的安全性；除此，陶瓷隔膜也可以改進電池的安全性。常見的國內專利文獻對鋰電池隔膜的制備和處理類型，見下表。