锂离子电池热失控机理是什么？

    ​    ​​锂离子电池热失控是一个相当复杂的化学反应过程，涉及到多种因素和一系列的化学反应，其主要机理如下：

    ​    ​1.内部短路引发的热失控：

    ​    ​物理损坏导致短路：在电池受到碰撞、挤压、针刺等机械外力作用时，电池内部的结构将会发生变化。例如，隔膜可能会被刺破或损坏，使得原本被隔膜分隔开的正极和负极出现直接接触的情况。正负极直接接触后，电子可以在正负极之间直接传输，而不是通过外电路进行正常的充放电过程，这种内部的短路会产生大量的热量。

    ​    ​制造缺陷引起短路：在电池的生产制造过程中，如果存在工艺问题或质量控制不严格，可能会导致电极材料的不均匀分布、隔膜的缺陷等。这些制造缺陷可能会在电池使用过程中逐渐发展成内部短路，引发热失控。例如，电极表面的毛刺或凸起可能会刺破隔膜，造成正负极之间的短路。

    ​    ​2.电解质分解引发的热失控：

    ​    ​高温下的分解反应：当电池温度升高到一定程度时，电解质会发生分解。锂离子电池中的电解质通常由有机溶剂、锂盐和添加剂组成。在高温条件下，有机溶剂会发生分解，产生气体和热量。例如，常见的碳酸酯类有机溶剂在高温下会分解成一氧化碳、二氧化碳等气体。

    ​    ​与其他物质的反应：电解质分解产生的气体和热量会进一步与电池内部的其他物质发生反应，加剧热失控的程度。例如，电解质分解产生的路易斯酸等物质会与正极材料发生反应，导致正极材料的分解和氧气的释放。

    ​    ​3.正极材料分解引发的热失控：

    ​    ​高温下的结构变化：在高温环境下，正极材料的结构会发生变化，导致其化学性质变得不稳定。例如，钴酸锂（LiCoO₂）等正极材料在高温下会分解产生氧气。氧气的释放会增加电池内部的氧气浓度，为燃烧等剧烈反应提供了条件。

    ​    ​与电解质的反应：正极材料分解产生的氧气会与电解质发生反应，进一步释放热量。这种反应是一个恶性循环，不断产生热量，导致电池温度持续升高。

    ​    ​4.负极材料反应引发的热失控：

    ​    ​SEI 膜的分解：在电池首次充放电过程中，负极表面会形成一层固态电解质界面膜（SEI 膜）。SEI 膜是一种稳定的界面层，对电池的性能和安全性有重要影响。但是，当电池温度升高或受到其他因素的影响时，SEI 膜会发生分解。SEI 膜的分解会导致负极与电解质之间的直接接触，引发一系列的反应，产生热量。

    ​    ​锂枝晶的形成：在电池的充放电过程中，如果充电速度过快或电流过大，负极表面可能会形成锂枝晶。锂枝晶是一种树枝状的锂金属晶体，它会刺穿隔膜，导致正负极之间的短路，从而引发热失控。

    ​    ​5.电池过充引发的热失控：

    ​    ​过充导致的化学反应：当电池过度充电时，正极材料中的锂离子会过度脱出，导致正极材料的结构发生变化。同时，过度充电会使电池内部的电压升高，引发一系列的副反应。例如，电解质可能会在高电压下发生氧化分解，产生气体和热量。

    ​    ​气体产生和压力增加：过充过程中产生的气体无法及时排出，会在电池内部积累，导致电池内部的压力增加。当压力达到一定程度时，电池的安全阀可能会打开，释放气体。如果安全阀失效，电池可能会发生爆炸。