摘要：鋰電池頻出的安全事故對(duì)電池廠商提出了更高的安全性要求，利用ARC供應(yīng)的絕熱環(huán)境研究了23A·h軟包NCM523動(dòng)力鋰電池，熱失控過(guò)程中熱特點(diǎn)參數(shù)變化、溫度場(chǎng)的分布及熱失控的演變。25%SOC電池相較于75%SOC電池的熱失控觸發(fā)溫度低22.68℃，75%SOC電池相較于25%SOC電池?zé)崾Э氐淖罡邷囟萒m高70.07℃，最大溫升速率大111.37℃/min，即75%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程化學(xué)反應(yīng)放熱更加劇烈，熱失控破壞性較大。熱失控過(guò)程中，25%SOC電池正極、負(fù)極的最高溫度分別為385.5℃、342.7℃，電池正極溫度高于負(fù)極42.8℃；75%SOC電池正極、負(fù)極的最高溫度分別為508.8℃、365.8℃，電池正極溫度高于負(fù)極143℃。25%SOC電池在119.75℃鼓包明顯；339.35℃時(shí)，電池出現(xiàn)大量濃煙，電池沒(méi)有發(fā)生爆炸，熱失控后損毀較為嚴(yán)重，電池開(kāi)始自產(chǎn)熱到熱失控最高溫度總歷時(shí)5.125h。75%SOC電池171.06℃時(shí)正極附近出現(xiàn)大幅鼓起；4.77min后，電池正負(fù)極中間處噴出大量煙霧；1s內(nèi)電池噴出火焰，電池發(fā)生爆炸，爆炸所引起的燃燒大約持續(xù)6.4s，電池開(kāi)始自產(chǎn)熱到熱失控最高溫度總歷時(shí)6.715h。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；三元軟包鋰電池；安全性；熱失控

鋰電池因具有能量密度高、工作電壓平臺(tái)高、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電率低以及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(EV)、混合動(dòng)力汽車(HEV)、儲(chǔ)能電網(wǎng)等領(lǐng)域。三元材料的鋰電池因具有較高的能量密度和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命而從各種類型鋰電池中脫穎而出，在電動(dòng)汽車上得到廣泛應(yīng)用。然而，近年來(lái)鋰電池?zé)崾Э匾鸬能囕v起火、爆炸等事故頻發(fā)，鋰電池的安全性成為人們的關(guān)注焦點(diǎn)。安全性現(xiàn)已是制約鋰電池在高能量、高功率領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵性因素。

鋰電池?zé)崾Э氐挠|發(fā)因素重要有：環(huán)境濫用，如高溫、高海拔；電濫用，如過(guò)放電、過(guò)充電、短路；機(jī)械濫用，如擠壓、穿刺、跌落。目前，針對(duì)鋰電池高溫?zé)崾Э胤矫娴难芯?，重要是熱安全性?shí)驗(yàn)研究和高溫?zé)崾Э啬Ｐ头抡嫜芯俊olubkov等研究不同種類18650型鋰電池?zé)岱€(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)電池能量密度越高，安全性能越差。Zhong等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有關(guān)0、25%、50%、75%和100%SOC電池，熱失控的觸發(fā)溫度分別為(278.0±6.0)、(280.0±19.2)、(257.6±12.6)、(256.7±8.5)和(235.6±7.3)℃，熱失控之前電池的凈吸熱量范圍為56.806～64.054kJ。Mao等[8]基于熱爆炸模型，計(jì)算了NCM523電池不同散熱條件下的自加速分解溫度SADTs，當(dāng)存儲(chǔ)溫度超過(guò)149.6℃時(shí)，100%SOC電池在自然對(duì)流傳熱條件下[(電池表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)U為10W/(m2·K)]會(huì)發(fā)生自燃。陳吉清等在12A·h軟包NCM523電池高溫?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)中，電池90℃開(kāi)始出現(xiàn)鼓包，電池失效溫度為254℃，失效最高溫度為582℃。Ping等發(fā)現(xiàn)HRR峰值、電池產(chǎn)熱和質(zhì)量損失均隨SOC的降低而降低。Tang等認(rèn)為電池的自產(chǎn)熱起始溫度介于66～116℃，且SOC影響較小，重要受SEI膜分解影響，電池?zé)崾Э仄鹗紲囟冉橛?00～169℃，且隨著SOC的新增逐漸減小，泄壓閥破裂重要是隔膜熔融導(dǎo)致電池正負(fù)極發(fā)生短路，引發(fā)內(nèi)部劇烈反應(yīng)出現(xiàn)大量氣體。Zhang等檢測(cè)到三元高鎳鋰電池?zé)崾Э剡^(guò)程中出現(xiàn)包括非氫基類氣體(CO2、CO、H2)、烷烴類(CH4、C2H6、C3H8)、烯烴類(C2H4、C3H6)等共計(jì)31種氣體，熱失控過(guò)程中噴出的固體顆粒元素有C、Ni、O、Cu、Al等超過(guò)30種。黃文才等通過(guò)COMSOLMultiphysics軟件對(duì)三元正極材料單體鋰電池建立三維分層熱失控模型，當(dāng)環(huán)境加熱溫度為420K和448K時(shí)，電池溫度急劇升高，發(fā)生熱失控，且傳熱系數(shù)越大及電池初始溫度越高，發(fā)生熱失控的時(shí)間越短。

前人不乏有有關(guān)電池?zé)崾Э氐难芯?，但是鮮有人研究電池在極端絕熱條件下的熱失控過(guò)程中電池各樣貌下的溫度。本文以23A·h軟包NCM523動(dòng)力鋰電池為研究對(duì)象，試驗(yàn)研究25%SOC、75%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程中熱特點(diǎn)參數(shù)變化、溫度場(chǎng)的分布及熱失控的演變過(guò)程中電池各樣貌下的溫度。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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1熱失控機(jī)理

電池的Semenov示意圖如圖1所示，曲線1、2、3表示不同的散熱條件，曲線4表示電池總產(chǎn)熱量。其中E、F為穩(wěn)定點(diǎn)，曲線4和直線2相切于點(diǎn)D，為不穩(wěn)定點(diǎn)。當(dāng)電池散熱曲線在臨界散熱曲線2左邊時(shí)，電池會(huì)在穩(wěn)定的溫度下正常工作；當(dāng)電池在其右邊時(shí)，由于生熱速率大于散熱速率，電池溫度會(huì)持續(xù)升高，發(fā)生熱失控。鋰電池?zé)釣E用泄氣和燃燒的過(guò)程可以概括為如下階段：SEI膜分解、隔膜熔化、正極分解、負(fù)極嵌鋰氧化電解液、電池內(nèi)短路、電解液熱解、電解液燃燒等，熱失控演變過(guò)程如圖2所示。Richard等提出SEI膜分解可能的反應(yīng)為

圖1電池的Semenov示意圖

圖2熱失控演變過(guò)程

注：(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+C2H4+CO2+0.5O2；2Li+(CH2OCO2Li)2→2Li2CO3+C2H4

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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隨著電池溫度的升高，負(fù)極可和電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，Spotnitz認(rèn)為反應(yīng)化學(xué)方程式為

EC：2Li+C3H4O3→Li2CO3+C2H4

DEC：2Li+C5H10O3→Li2CO3+C2H4+C2H6

DMC：2Li+C3H6O3→Li2CO3+C2H6

PC：2Li+C4H6O3→Li2CO3+C3H6

高溫下，正極析氧和電解液可能發(fā)生以下反應(yīng)[18]

EC：5O2+2C3H4O3→6CO2+4H2O

PC：4O2+C4H6O3→4CO2+3H2O

DMC：3O2+C3H6O3→3CO2+3H2O

DEC：6O2+C2H5OCOOC2H5→5O2+5H2O

EMC：9O2+2C4H8O3→8CO2+8H2O

此外還有LiPF6的水解出現(xiàn)HF、高溫分解反應(yīng)出現(xiàn)PF5，及PF5和鏈狀碳酸脂的反應(yīng)等。

2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1試驗(yàn)電池

試驗(yàn)使用某廠商供應(yīng)的商用軟包23A·hNCM523[Li(Ni05Co0.2Mn0.3)O2]電池，電池尺寸如圖3所示，厚度為0.7cm。電池負(fù)極為人造石墨，隔膜為陶瓷隔膜，電池的充放電截止電壓均為3.0～4.2V。將電池放置在恒溫箱25℃環(huán)境中，用1C電流充放電3個(gè)循環(huán)測(cè)試實(shí)際容量。

圖3電池尺寸示意圖

為得到試驗(yàn)過(guò)程中電池的溫度場(chǎng)分布，在圖3所示位置中，正、負(fù)極處布置溫度傳感器1、2，電池中心位置兩面布置溫度傳感器a、b，a、b溫度傳感器平均值為電池中心處的溫度。將加熱絲沿電池長(zhǎng)度方向纏繞3圈，然后在電池表面纏繞一圈鋁箔紙，以保證電池表面和加熱絲同步升溫。準(zhǔn)備工作完成的電池如圖4所示。

圖4纏繞完成的電池樣品

2.2試驗(yàn)儀器

高溫絕熱熱失控的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是英國(guó)赫爾有限公司生產(chǎn)的絕熱加速量熱儀(ARC)。ARC工作時(shí)采用"加熱(heat)-等待(wait)-搜尋(seak)"模式來(lái)探測(cè)樣品的放熱應(yīng)，簡(jiǎn)稱H-W-S模式。ARC從起始溫度開(kāi)始對(duì)樣品進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度升高一個(gè)步階后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入等待模式；等待模式是為了讓樣品、樣品容器和量熱腔三者達(dá)到熱平衡，使系統(tǒng)更精確的搜尋到樣品的自放熱反應(yīng)；等待過(guò)程結(jié)束后，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入搜尋模式，對(duì)樣品溫升速率進(jìn)行探測(cè)，假如搜尋到樣品的升溫速率大于系統(tǒng)所設(shè)置的靈敏度(例如0.01℃/min)，則系統(tǒng)判定樣品出現(xiàn)自放熱，進(jìn)入絕熱模式，記錄自放熱速率，并始終保持量熱儀的溫度和樣品溫度同步，防止樣品熱散失，供應(yīng)絕熱環(huán)境，追蹤樣品的放熱反應(yīng)。此時(shí)樣品溫度的升降只和自身的反應(yīng)有關(guān)。假如升溫速率小于0.01℃/min，則ARC將以設(shè)定升溫步階繼續(xù)對(duì)樣品加熱，運(yùn)行H-W-S模式，直到在某個(gè)溫度下出現(xiàn)自放熱的情況或加熱達(dá)到終止溫度，ARC工作流程圖如圖5所示。

圖5ARC流程示意圖

試驗(yàn)基于ARC的H-W-S梯度升溫模式，探究了軟包NCM523鋰電池25%SOC、75%SOC時(shí)的自產(chǎn)熱起始溫度T0、電壓掉落溫度Td、熱失控觸發(fā)溫度Tc和熱失控最高溫度Tm等熱特性參數(shù)。含義當(dāng)電池溫升速率持續(xù)大于0.03℃/min時(shí)為電池自產(chǎn)熱起始溫度T0，電池安全閥破裂的溫度為T(mén)，電池隔膜熔斷而導(dǎo)致電壓驟降的溫度為T(mén)d，電池的溫升速率持續(xù)大于1℃/min時(shí)為電池?zé)崾Э赜|發(fā)溫度Tc，認(rèn)為此溫度前對(duì)電池進(jìn)行降溫處理可以防止爆炸火災(zāi)事故的發(fā)生，熱失控爆炸燃燒的過(guò)程中可達(dá)到的最高溫度為T(mén)m。ARC裝置的H-W-S模式參數(shù)設(shè)定如表1所示。

表1H-W-S工作模式下ARC參數(shù)設(shè)定

此外，為分析電池?zé)崾Э乇ㄟ^(guò)程，試驗(yàn)用ARC裝置自帶高清攝像頭記錄了電池?zé)崾Э剡^(guò)程的視頻，此高清攝像頭幀速率為25幀/秒。

3熱失控試驗(yàn)研究

3.1熱失控特點(diǎn)參數(shù)探究

試驗(yàn)得到軟包NCM523電池25%SOC下電池溫度、電壓、溫升速率變化過(guò)程，見(jiàn)圖6(a)，電池在ARC腔體中被加熱到64.74℃時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到電池的溫升速率恒大于0.03℃/min，含義電池內(nèi)部存在自產(chǎn)熱，這是由于SEI膜在高溫下發(fā)生分解導(dǎo)致，此時(shí)電池自放熱的起始溫度T0為64.74℃。隨著電池溫度的升高，電池電壓從3.581V驟降至0V附近，這是由于電池的溫度到達(dá)了隔膜的熔點(diǎn)，隔膜出現(xiàn)熔斷點(diǎn)導(dǎo)致正負(fù)極接觸發(fā)生局部微短路，此時(shí)電池隔膜熔斷點(diǎn)的溫度Td為140.13℃。此后電池電壓在0V附近上下波動(dòng)一段時(shí)間恒定為0V，這是電池隔膜完全熔融的過(guò)程。電池正負(fù)極發(fā)生短路以后放出大量的熱，電池溫升速率dT/dt明顯變大。當(dāng)電池溫升速率dT/dt持續(xù)大于1℃/min時(shí)，電池溫度呈指數(shù)式上升，此時(shí)為電池?zé)崾Э氐挠|發(fā)溫度Tc，Tc為140.34℃。熱失控的觸發(fā)是由于鋰電池內(nèi)部正極材料和電解液發(fā)生的反應(yīng)使電池溫度升高導(dǎo)致。此后電池發(fā)生熱失控，熱失控過(guò)程中電池所達(dá)到的最高溫度Tm為439.29℃，最大的溫升速率dT/dtmax為277.47℃/min。熱失控過(guò)程中參數(shù)dT/dtmax物理意義為每分鐘溫度上升的大小，可以一定程度表征爆炸的劇烈程度。75%SOC的電池發(fā)生熱失控的過(guò)程見(jiàn)圖7(a)，熱失控起始溫度T0為83.47℃，電池隔膜熔斷的溫度Td為148.63℃，電池?zé)崾Э赜|發(fā)溫度Tc為163.12℃，電池?zé)崾Э刈罡邷囟萒m為509.36℃，最大的溫升速率dT/dtmax為388.84℃/min。

圖6NCM523電池SOC25%H-W-S模式下溫度、電壓、溫升速率變化圖

圖7NCM523電池SOC75%H-W-S模式下溫度、電壓、溫升速率變化圖

在25%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程中溫度為T(mén)=131.4℃時(shí)，局部放大見(jiàn)圖6(b)，電池溫度出現(xiàn)小幅下降，溫升速率下降明顯，這有可能是SEI膜的分解反應(yīng)釋放出氣體，使得電池外包裝密封在此時(shí)出現(xiàn)輕微程度的破裂導(dǎo)致。如同于18650圓柱型電池出現(xiàn)的泄壓閥破裂導(dǎo)致電池小幅降溫，差別在于前者由于軟包鋰電池易發(fā)生鼓包，密封破裂是由于SEI膜反應(yīng)釋放出相對(duì)較少的氣體，而后者密封性較好，有泄壓閥的存在，泄壓閥的破裂發(fā)生在隔膜熔斷以后，是內(nèi)短路釋放大量氣體導(dǎo)致。75%SOC電池?zé)崾Э匾灿^察到相同試驗(yàn)現(xiàn)象，見(jiàn)圖7(b)，此時(shí)電池密封出現(xiàn)破裂的溫度為T(mén)=125.79℃。

將2組電池?zé)崾Э靥攸c(diǎn)參數(shù)匯總于表2。

表225%SOC、75%SOC電池?zé)崾Э靥攸c(diǎn)參數(shù)匯總

為了清晰的表明25%SOC、75%SOC兩種狀態(tài)下電池?zé)岚踩缘牟町?，將兩塊電池?zé)崾Э剡^(guò)程中的熱特性參數(shù)繪制成了柱狀圖，如圖8所示，綠色部分表示無(wú)自產(chǎn)熱區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)鋰電池不存在發(fā)生熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，黃色部分表示自產(chǎn)熱區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)鋰電池有發(fā)生熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，并且溫度越高，發(fā)生熱失控的概率越大，紅色部分為熱失控區(qū)域，鋰電池隨時(shí)存在起火、爆炸的危險(xiǎn)。通過(guò)比較無(wú)自產(chǎn)熱和熱失控區(qū)域的綠色和紅色區(qū)域的面積就可以直觀的比較電池的熱穩(wěn)定性和熱安全性。75%SOC電池相較于25%SOC電池的自產(chǎn)熱起始溫度T0高17.73℃，T0重要受SEI膜分解的影響，和電池正負(fù)極材料的熱穩(wěn)定性相關(guān)不大，故其不受電池荷電狀態(tài)的影響；25%SOC電池相較于75%SOC電池的熱失控觸發(fā)溫度低22.68℃，即75%SOC電池發(fā)生熱失控的臨界點(diǎn)相較于25%SOC電池低，不易發(fā)生熱失控。這是和以前的研究結(jié)果是不同的，我們會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的研究以發(fā)掘其內(nèi)在影響因素。75%SOC電池相較于25%SOC電池?zé)崾Э氐淖罡邷囟萒m高70.07℃，最大溫升速率達(dá)111.37℃/min，即75%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程化學(xué)反應(yīng)放熱更加劇烈，熱失控破壞性較大。25%SOC、75%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程中的減重比分別為20.67%、31.78%，75%SOC電池?zé)崾Э叵牡糨^多的材料，印證該過(guò)程化學(xué)反應(yīng)更加劇烈。

圖825%SOC、75%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程中的熱特性參數(shù)柱狀圖

3.2熱失控過(guò)程中溫度場(chǎng)探究

25%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程中，電池正極極耳、負(fù)極極耳、電池中心三點(diǎn)溫度Tb、Ta、T變化見(jiàn)圖9，a階段為電池階梯升溫階段，電池正極極耳、負(fù)極極耳、電池中心三點(diǎn)溫度基本相等，說(shuō)明使用的鋁箔能夠良好的傳導(dǎo)加熱絲的熱量，電池受熱均勻。b階段為電池自放熱升溫階段，電池正極、電池負(fù)極、電池中心三點(diǎn)溫度基本相等，最大溫差不超過(guò)2℃。熱失控達(dá)到最高溫度過(guò)程中，電池正極、負(fù)極的最高溫度分別為385.5℃、342.7℃，電池正極溫度大于負(fù)極。

圖925%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程中，電池溫度場(chǎng)分布

75%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程中，電池正極極耳、負(fù)極極耳、電池中心三點(diǎn)溫度Tb、Ta、T變化見(jiàn)圖10，a階段，電池正極極耳、負(fù)極極耳、電池中心三點(diǎn)受熱均勻。b階段電池正極、電池負(fù)極、電池中心三點(diǎn)溫度基本相等，最大溫差不超過(guò)2℃。熱失控達(dá)到最高溫度過(guò)程中，電池正極、負(fù)極的最高溫度分別為508.8℃、365.8℃，電池正極溫度大于負(fù)極。和25%SOC電池相比，75%SOC電池的正極反應(yīng)更加劇烈。

圖1075%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程中，電池溫度場(chǎng)分布

3.3電池爆炸視頻過(guò)程研究

如圖11(a)所示，25%SOC電池置于絕熱腔體中央，電池外包裝完好，此時(shí)電池溫度為68.45℃，為SEI膜分解放熱階段，此時(shí)放熱速率為0.16℃/min。3.16h后，電池正極附近出現(xiàn)輕微鼓起，如圖11(b)所示，此時(shí)電池溫度為105.58℃，放熱速率為0.38℃/min。32.47min后，電池正極鼓包明顯，如圖11(c)所示，此時(shí)電池溫度119.75℃，放熱速率0.5℃/min。11.05min后，電池正極附近由于脹氣出現(xiàn)小裂縫，如圖11(d)所示，此刻對(duì)應(yīng)于圖6中的溫度拐點(diǎn)T，T為131.4℃。49.35min后，電池正極附近裂縫增大，出現(xiàn)大量濃煙，如圖11(e)所示，此時(shí)溫度為339.35℃，放熱速率為191.59℃/min。該電池沒(méi)有發(fā)生爆炸，熱失控后的樣貌見(jiàn)圖11(f)，電池形態(tài)保存完整，損毀較為嚴(yán)重。電池從自放熱起始溫度T0到達(dá)熱失控觸發(fā)溫度Tc歷時(shí)4.731h，后歷時(shí)21.37min達(dá)到圖11(e)出現(xiàn)大量濃煙，再經(jīng)過(guò)2.27min達(dá)到熱失控最高溫度Tm，電池開(kāi)始自產(chǎn)熱到熱失控最高溫度總歷時(shí)5.125h。

圖1125%SOC電池?zé)崾Э匮葑冞^(guò)程

75%SOC電池?zé)崾Э匮葑冞^(guò)程如圖12所示，圖12(a)所示時(shí)電池溫度為83.69℃，放熱速率為0.07℃/min。6.507h后，電池正極附近突然大幅鼓起，如圖12(b)所示，此時(shí)電池溫度為171.06℃，放熱速率為2.53℃/min。4.77min后，電池正負(fù)極中間處噴出大量煙霧，如圖12(c)所示，電池溫度為327.2℃，溫升速率為250.86℃/min。1s內(nèi)電池噴出火焰，電池發(fā)生爆炸，溫度迅速上升，如圖12(d)、(e)爆炸所引起的燃燒大約持續(xù)6.4s。爆炸后電池樣貌見(jiàn)圖12(f)，電池正極片掉落，電池?fù)p毀嚴(yán)重。電池從自放熱起始溫度T0到達(dá)熱失控觸發(fā)溫度Tc歷時(shí)6.56h，后歷時(shí)8.8min發(fā)生爆炸，再經(jīng)過(guò)31s達(dá)到熱失控最高溫度Tm，電池開(kāi)始自產(chǎn)熱到熱失控最高溫度總歷時(shí)6.715h。明顯可見(jiàn)，75%SOC電池?zé)崾Э乇?5%SOC電池的更加劇烈，和上述電池失重結(jié)果吻合。

圖1275%SOC電池?zé)崾Э匮葑冞^(guò)程

4結(jié)論

（1）電池在絕熱環(huán)境中的高溫?zé)崾Э卦囼?yàn)中，25%SOC電池自放熱起始溫度T0、隔膜熔斷溫度Td、熱失控觸發(fā)溫度Tc、熱失控最高溫度Tm、最大放熱速率dT/dtmax分別為65.75℃、140.13℃、140.34℃、439.29℃、277.47℃/min。75%SOC電池自放熱起始溫度T0、隔膜熔斷溫度Td、熱失控觸發(fā)溫度Tc、熱失控最高溫度Tm、最大放熱速率dT/dtmax分別為83.47℃、148.63℃、163.12℃、509.36℃、388.84℃/min。25%SOC電池相較于75%SOC電池的熱失控觸發(fā)溫度低22.68℃，即75%SOC電池發(fā)生熱失控的臨界點(diǎn)相較于25%SOC電池高，不易發(fā)生熱失控。75%SOC電池相較于25%SOC電池?zé)崾Э氐淖罡邷囟萒m高70.07℃，最大溫升速率大111.37℃/min，即75%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程化學(xué)反應(yīng)放熱更加劇烈，熱失控破壞性較大。25%SOC、75%SOC電池?zé)崾Э剡^(guò)程中的減重比分別為20.67%、31.78%，75%SOC電池?zé)崾Э叵牡糨^多的材料，印證該過(guò)程化學(xué)反應(yīng)更加劇烈。

（2）25%SOC電池自放熱升溫階段，電池正極、電池負(fù)極、電池中心三點(diǎn)溫度基本相等；熱失控過(guò)程中，電池正極、負(fù)極的最高溫度分別為385.5℃、342.7℃，電池正極溫度高于負(fù)極42.8℃。75%SOC電池自放熱升溫階段電池正極、電池負(fù)極、電池中心三點(diǎn)溫度基本相等，最大溫差不超過(guò)2℃；熱失控過(guò)程中，電池正極、負(fù)極的最高溫度分別為508.8℃、365.8℃，電池正極溫度高于負(fù)極143℃。75%SOC電池正極比25%SOC電池的高出123.3℃。

（3）25%SOC電池102.48℃時(shí)，正極附近出現(xiàn)輕微鼓起；電池時(shí)，正極鼓包明顯；T為131.4℃，正極附近由于脹氣出現(xiàn)小裂縫；164.7℃時(shí)，電池出現(xiàn)大量濃煙，電池沒(méi)有發(fā)生爆炸，熱失控后損毀較為嚴(yán)重。電池從自放熱起始溫度T0到達(dá)熱失控觸發(fā)溫度Tc歷時(shí)4.731h，后歷時(shí)13.23min出現(xiàn)大量濃煙，再經(jīng)過(guò)10.4min達(dá)到熱失控最高溫度Tm，電池開(kāi)始自產(chǎn)熱到熱失控最高溫度總歷時(shí)5.125h。75%SOC電池169.58℃時(shí)，正極附近出現(xiàn)輕微鼓起；9s后，電池溫度170.41℃，電池正極鼓包明顯；2s后，電池正負(fù)極中間處噴出大量煙霧；1s內(nèi)電池噴出火焰，電池發(fā)生爆炸，爆炸所引起的燃燒大約持續(xù)6.4s。爆炸后電池正極片掉落，電池?fù)p毀嚴(yán)重。電池從自放熱起始溫度T0到達(dá)熱失控觸發(fā)溫度Tc歷時(shí)6.56h，后歷時(shí)229s發(fā)生爆炸，再經(jīng)過(guò)330s達(dá)到熱失控最高溫度Tm，電池開(kāi)始自產(chǎn)熱到熱失控最高溫度總歷時(shí)6.715h。

引用本文：王棟,鄭莉莉,李希超等.三元軟包動(dòng)力鋰電池?zé)岚踩訹J].儲(chǔ)能科學(xué)和技術(shù),2020,09(05):1517-1525.(WANGDong,ZHENGLili,LIXichao,etal.Thermalsafetyofternarysoftpackpowerlithiumbattery[J].EnergyStorageScienceandTechnology,2020,09(05):1517-1525.)

第一作者：王棟（1996—），男，碩士研究生，重要研究方向?yàn)樾履茉措妱?dòng)汽車，E-mail：571126451@qq.com；

聯(lián)系人：戴作強(qiáng)，教授，重要研究方向?yàn)樾履茉雌噭?dòng)力系統(tǒng)，E-mail：daizuoqiangqdu@163.com。