新能源汽车磷酸铁锂电池热失控，它的原理和热来源？

磷酸铁锂电池爆炸现象

磷酸铁锂电池的爆炸属于电池管理系统中热管理失控的状态：电池在充放电使用过程中，会因内部各种反应而不断产生热量，若缺少良好的散热系统，热量会在电池内部不断累积，导致电池内部化学反应速率加快，最终发生燃烧爆炸等情况。

根据调查电池热失控引起的电池爆炸中通常是由于电池的生热速率远高于散热速率，且热量大量累积而未及时散发出去所引起的。本质上热失控是一个能量正反馈循环过程：升高的温度会导致系统变热，系统变热后温度升高，又反过来让系统变得更热。

第一方面由于外部条件的触发，例如电池包的碰撞 / 电池内部短路 /大电流持续放电等因素，导致电池包内热量大量积累，在温度达到 100℃后，SEI 膜首先分解，并释放热量，这加速负极与溶剂/粘结剂的反应，释放更多的热量，温度上升到150℃左右，内部电解质分解并继续释放热量，再次加热电池，温度上升到 200℃以上，电池正极已经开始分解，释放出大量热/气体，导致温度持续上升，过热的电池会进一步引发燃烧爆炸。

由于磷酸铁锂电池的热管理失控导致的电池爆炸，那我们需要从原理角度分析才能避免爆炸的问题

磷酸铁锂电池的工作原理

锂离子电池工作的时候，当其正极发生氧化反应，锂离子会从电池正极脱离。当锂离子脱离正极后，它会进入电解液中，并穿过隔膜后到达负极，通过在负极发生还原反应的方式嵌入负极。 由于电池隔膜的效果，电池内部产生的电子无法从电解液中进入负极，电子会经过正极集流体来达到电池外部的电路，电流会在电路中流入负极参与还原反应。 锂离子电池的充放电过程截然不同，锂离子电池放电时，其负极发生氧化反应，锂离子从负极脱离经过隔膜进入正极，发生还原反应的方式嵌入正极，电子流经负极集流体抵达正极并参与正极的反应。

将其正极和负极的反应转换为公式如下：

正极反应式：

负极反应式：

总反应：

磷酸铁锂电池的热量来源

锂离子电池在工作时不断的充放电，在化学反应和物质迁移的过程中，它会产生大量的热量，其产热来源通常为反应热 / 极化热 / 焦耳热。

电池反应热：锂离子电池在工作过程中，由于正负极电化学反应而生成的热量。锂离子电池在工作过程中，进行充放电的过程，即为反应热产生的过程，在充电过程中的锂离子电池发生吸热反应，其产热的反应热为负值，放电过程锂离子电池发生放热的反应，产生的反应热为正值。

电池的焦耳热：由于电流的流动产生的热量，电流通过内阻时产生的热量，其中电池的内阻：正负极集流体 / 电解液 / 隔膜 / 正负极材料

电池的极化热：由于电池内部发生极化反应而产生的热量。电池的极化通常是由锂电池电极的电位偏离而引起，发生极化时，电池的开路电压与平均端电压之间的差距会引发极化热。通常极化热一般假定为存在一个极化内阻R ，当电流流过极化内阻时在电池中产生的焦耳热即等效的极化热

电池的副反应热: 由于电极材料的分解 / 高温下电解液的分解所产生的的热量。由于其热量非常小，在电池的工作时通常将其忽略不计。