La sécurité debatteries à lithiumest l'un des problèmes les plus préoccupants pourpiles électriques. La sécurité de la batterie a beaucoup à voir avec la conception et les conditions d'utilisation de la batterie. Pour lecellule de batterie, la sécurité n'est pas seulement liée au matériau de l'électrode positive, mais également à l'électrode négative, au séparateur et à l'électrolyte.
Processus d'emballement thermique de la batterie lithium-ion :
L'emballement thermique de la batterie est causé par le fait que le taux de génération de chaleur de la batterie est beaucoup plus élevé que le taux de dissipation thermique, et une grande quantité de chaleur est accumulée et non dissipée dans le temps. En substance,"emballement thermique"est un processus de cycle de rétroaction positive de l'énergie : l'augmentation de la température fait chauffer le système, donc la température augmente, ce qui à son tour rend le système plus chaud.
Sans division stricte, l'emballement thermique de la batterie peut être divisé en trois étapes :
Étape 1 : L'étape d'emballement thermique interne de la batterie
En raison d'un court-circuit interne, d'un échauffement externe ou d'un auto-échauffement de la batterie elle-même pendant la charge et la décharge à courant élevé, la température interne de la batterie s'élève à environ 90 °C à 100 °C et le sel de lithium LiPF6 commence à se décomposer ; l'activité chimique de l'électrode négative au carbone à l'état chargé est très élevée. Proche du lithium métallique, le film SEI en surface se décompose à haute température, et les ions lithium incorporés dans le graphite vont réagir avec l'électrolyte et le liant, poussant encore la température de la batterie jusqu'à 150°C, et une nouvelle réaction exothermique violente se produit à cette température, par exemple, une grande quantité d'électrolyte est décomposée pour générer du PF5, et le PF5 catalyse en outre la réaction de décomposition des solvants organiques.
Étape 2 : Étape de renflement de la batterie
Lorsque la température de la batterie atteint plus de 200 °C, le matériau de l'électrode positive se décompose, dégage une grande quantité de chaleur et de gaz et continue de chauffer. A 250-350°C, l'électrode négative intercalée de lithium commence à réagir avec l'électrolyte.
Phase 3 : emballement thermique de la batterie, phase de défaillance par explosion
Pendant la réaction, le matériau d'électrode positive à l'état chargé commence à subir une réaction de décomposition violente, et l'électrolyte subit une réaction d'oxydation violente, libérant une grande quantité de chaleur, générant une température élevée et une grande quantité de gaz, et la batterie brûle et explose.