Page 198 - 化工工艺理论及技术

Chemical Process Theory and Technology
化工工艺理论及技术

而减小。许林辉在低压环境下对 21700 型镍钴锰酸锂锂离子电池进行热失控实验，
发现随着环境压力的降低，HRR 峰值逐渐减小，原因是低压环境下氧气浓度较低，
电池燃烧强度减弱，影响了放热。

（三）质量损失率（MLR）
锂离子电池发生热失控时，由于安全气阀破裂，电池内部反应放出气体，并
携带活性材料喷出，导致电池质量减轻。S.Xie 等在不同压力下对不同荷电状态
（SOC）的 18650 型 LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 正极材料锂离子电池的热失控质量损失情

况进行实验，发现随着压力的降低，电池热失控导致质量损失的程度减轻。对于
100%SOC 的电池，质量损失的程度明显减轻；对于 0、25% 和 50%SOC 的电池，
质量损失的变化相对不明显。这主要是因为在低压环境下，氧气密度和燃烧强度
较低，导致燃烧过程中喷射和消耗的可燃物较少。由于高电量电池的热失控强度

较低电量电池更强，质量损失的变化也更明显。
（四）总产热量（THR）
总产热量（THR）与 HRR 相对应，HRR 越大，燃烧热放的总热量越大。
Q.Sun 等在 95kPa 和 20kPa 的环境压力下，进行不同气流速率对软包装

LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 正极材料锂离子电池热失控特性影响的实验，发现在相同的气
流速率下，环境压力越小，THR 值越小；在相同的压力环境下，THR 值随着气
流速率的增加而增加。这主要是因为低压环境下，单位体积的氧气质量浓度低和
燃烧效率低，致使 THR 低；在两种压力环境下，随着气流速率的增加，向热失

控氧化过程提供的氧气增多，因此，THR 增加。

四、锂离子电池热失控的蔓延特性

（一）热蔓延时间

热蔓延时间是指锂离子电池热失控从开始至结束的持续时间。掌握锂离子电
池热蔓延时间，对锂离子电池火灾预警及控制十分关键。Y.H.Liu 等采用开路的
电气连接方式对 18650 型 LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 正极材料锂离子电池模组进行低压
下热失控蔓延实验，发现对于开路方式的电池模组，在保持 SOC 不变的前提下，

热失控蔓延时间随着环境压力的降低而延长。这主要是因为在低压环境下，氧浓
度下降，热失控速率下降，可燃混合气体的生成速率以及整体产热量下降，没有
剧烈的喷发和燃烧行为，火焰热辐射程度减弱，热失控蔓延过程没有加速，电池

·184·