锂电池热冲击试验失效原因

1、热冲击试验

目前标准中热冲击试验要求不尽相同，常见的是热冲击试验到130°C并保持1小时。它的要求如: 130°C /30min、150°C/10min、 150°C/30min。其中1 50°C /30min热冲击条件常出现失效的情况。

2、失效原因

在热冲击试验过程中(如150°C)，只有内部高温箱的热能、电池内部的活性物质的内能，以及贮存在锂离子电池中的电能。即使是150°C的高温箱温度也不会达到处于满充状态的电池中活性物质的着火点。那么很显然电池失效的原因为电池内部物质电能或者是内能的释放。足够多的热量被释放出来后，将引起电池内部剧烈的化学反应，以至于导致被测物而失效。

3、在测试中电池本身热量产生的来源有以下几种可能：

（1）外部高温箱的热量传递；

（2）阳极化学反应的放热；

（3）阴极化学反应的放热；

（4）隔膜在高温下收缩或融化，导致阴阳极短路而释放出热量。

如果阳极材料的热稳定性差，高温下SEI膜分解反应强烈，则阳极在达到150°C后温度 会继续上升，粗热失控而放出大热。

如果阴极材料的热稳定性差，高温下其和电解液起反应(起始温度约1 50°C)所放出的热量不断积累后终使电池内部温度达到热失控而大量放热，此时出现此现象通常是在达到150°C后的10~ 15分钟左右。

锂电池所有隔膜由于原料和工艺的不同，它的热稳定性也有所不同。聚丙烯材料的隔膜熔点在160°C左右，聚乙烯材料的隔膜熔点在130°C左右，多层隔膜的熔点与其组成成分有关。当整个电池做150°C热冲击测试时，可以通过上面的原理进行分析。

4、解决方案建议

如果出现热冲击测试失效，根据上述描述确定了电池的主要发热源后，可以采用热稳定性更高的材料来优化或者改变设计比例方式，使电极在满充状态时处于比较稳定的电压状态。

审核编辑 黄宇