微过充三元锂电池热失控火灾安全特性研究

摘要

锂离子电池在微过充的情况下会导致电池老化、热稳定性降低，长期进行充放电易造成燃烧、爆炸等安全事故的发生。为揭示微过充条件下锂离子电池热失控火灾特性，通过自制的电池热失控试验平台，以18650型Li Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM523）锂离子电池为研究对象，对不同截止电压（4.2,4.5,4.8和5.1 V）、充电倍率（0.5,1.0和2.0 C）和循环次数（1次、10次和20次）等微过充条件下的热失控火灾特性进行测试并分析。结果表明:在微过充情况下，高截止电压微过充后的电池更容易发生热失控，截止电压升高使电池安全阀破裂和热失控时间提前，其中截止电压为5.1 V的电池比4.5 V电池的热失控时间早76 s;随充电倍率增加，羽流温度升高，热失控时间提前;循环次数对电池安全性的影响最为显著，循环次数越多，羽流温度越高，经过微过充循环20次后的电池与正常充电电池相比，热失控时间提前255 s，热失控时温度降低了69.5℃，意味着锂离子电池的热稳定性越低，热失控也就越容易发生，且这种趋势与热失控的剧烈程度呈正相关。研究结果为锂离子电池在使用过程中的安全性评估和管理提供了关键参考依据，也为热失控预警及防控设计提供了参考。

关键词

锂离子电池 / 微过充 / 安全特性 / 热失控 / 截止电压