中國粉體網訊 鋰離子電池由于重量輕、體積小、循環性能好、無記憶性等優點，被廣泛應用于電動汽車、消費電子及儲能等領域。鋰離子電池的能量密度成為制約電動汽車等相關產業發展的重要因素之一，各國研究人員都在積極研發能量密度更高、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，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造成損失，同時阻礙了鋰離子電池的進一步發展。
實現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。在電池最后發生熱失控、產生事故之前，存在一個漫長的放熱反應過程，根據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，溫度將持續上升直至達到熱失控臨界反應區間溫度，此時電池將發生一系列熱失控反應，表現為起火或爆炸事故。
采用固態電解質的全固態電池被認為是解決電池安全問題的最終方案。固態電池具有高功率密度、高能量密度、高可靠性和安全等優點，被視為最具前景的新一代動力電池技術。不過，固態電池同樣存在失效行為，其失效行為包括循環容量衰減、內阻增大、短路、熱失控、日歷失效等。其中，熱失控是指電池內部局部或整體溫度急速上升，熱量不能及時散去，大量積聚在內部、并誘發進一步副反應的一種失效行為。在內短路中，有研究者證實了鋰枝晶發生熱熔效應，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電池熱失控。
一般認為固態電解質大都具有較好的高溫穩定性，在防止熱失控方面具有較好的安全性。但有研究人員發現，當Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3電解質與熔融鋰金屬接觸時，鋰金屬會燃燒，引發熱失控。他們通過研究表明，界面反應產生的氧氣，會誘發鋰金屬與氧氣的劇烈反應，導致熱失控。由此可見，固態電池中熱失控仍然是不可忽略的問題，而鋰金屬和電解質之間反應產生的O2是發生熱失控的主要原因。
針對固態電池相關的技術、材料、市場及產業等方面的問題，中國粉體網將于2023年2月21-22日在常州舉辦第四屆高比能固態電池關鍵材料技術大會。為致力于固態電池技術開發的企業，科研院校，以及電動車、儲能、特種應用等終端企業提供信息交流的平臺，開展產、學、研合作，共同推動行業發展。屆時，東風汽車前瞻技術研究院劉敏博士將作題為《固態電池熱失效模式研究進展》的報告。
專家簡介：
劉敏，東風汽車前瞻技術研究院高級研發經理，負責新型動力電池系統設計、開發及搭載驗證，目前發表相關論文10余篇，申請發明專利20余項。
參考來源：
王濤等.固態電池失效分析
呂志文等.固態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
（中國粉體網編輯整理/文正）
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