Page 199 - 化工工艺理论及技术

第七章 锂离子电池安全技术研究进展

热蔓延仍以固体传热为主。Z.Z.Jia 等对两种正极材料的 18650 型锂离子电池组在
低压环境下的热失控传播进行实验。与 95kPa 相比，35kPa 下 LiFePO4（LFP）
模组电池的热蔓延时间缩短了 50.1%，但 LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 （NCM523）模组

电池的热蔓延时间延长了 357.6%。这表明，低压环境对两种正极材料 18650 型
锂离子电池热失控的影响不同，压力的下降，促进了 LFP 模组的热传播，但对
NCM523 模组反而有抑制作用。这主要是因为低压环境下，LFP 电池的安全阀更
容易打开，氧气更早进入电池，促使热失控提前；而对于 NCM523 电池，失效

时会着火或火花喷射，低压环境抑制了着火行为。
（二）热失控蔓延路径
掌握低压下锂离子电池热失控的蔓延规律，有助于预防和应对可能会发生的
火灾、爆炸危险。Q.Y.Liu 等以 100%SOC18650 型镍锰钴酸锂锂离子电池为研究

对象，分别在 96kPa 和 61kPa 下，用加热棒触发 A 单体电池热失控，研究两种
不同排列方式锂离子电池组的热失控蔓延规律。研究发现，两种压力下电池组传
播路径均是从 A 单体电池向与其相邻接触的电池蔓延，低压环境没有对电池组
的热蔓延路径产生影响。61kPa 下的电池爆炸强度弱于 96kPa 下的电池，2×2 电

池组的危害比 4×1 电池组要高。这表明，缩小接触面积可弱化电池间的热辐射
和热传导，降低热失控传播的危险性。在民航运输过程中，使用中间挡板或增加
电池间距，都能在一定程度上阻碍热失控的传播。

第三节 动力锂离子电池规范回收利用的效益及对策

作为新能源汽车的核心部件，动力锂离子电池生产、使用、回收、处置情况
受到广泛关注。新能源汽车动力电池一般使用年限为 5~8a，对容量的要求较高，

电池容量衰减至 70%~80% 时，将不再适用于新能源汽车。2020-2021 年，我国
迎来第一批动力电池“退役”高峰，废旧动力锂离子电池的回收及资源化循环利
用成为关注重点。

动力锂离子电池以含锂的活性成分为核心材料，主要由外壳、正极、负极、
电解液和隔膜等组成。常用正极材料有镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂或锰
酸锂等，负极材料以碳为主，如石墨，也有铜箔、硅碳合金和钛酸锂等。退役后
的废旧动力锂离子电池仍有较高的回收再利用价值，可进行梯次或再生利用。

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