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磷酸铁锂电池热失控三阶段解析！

2025-08-05 16:52

现有的商业化锂离子电池多采用有机电解液，易燃易爆，尤其是应用于规模化储能电站时，数万甚至数十万个储能电芯串并联，极易导致连锁反应，引起火灾、爆炸事故。

储能锂离子电池热失控主要原因有两个：一个是外部原因，储能电站空间密闭，内部存储大量能量，充放电时电化学反应会释放热能，本身具有潜在热失控危险；另一个是内部原因，锂离子电池电解液电化学反应引发的副反应容易引发热失控。

电池结构上，以磷酸铁锂电池为例，磷酸铁锂电池的正极附着在铝箔上，负极涂布在铜箔上，中间的聚合物隔膜把正负极分隔开，锂离子可以穿过隔膜来回迁移。电池用铝合金外壳密封，内部充斥着电解液。

磷酸铁锂电池一旦发生热失控，将经历热失控早期（100℃左右）、电池鼓包阶段（300℃左右）和起火爆炸阶段（超过300℃）三个阶段。

第一阶段，热失控早期，电池内部温度升高至100℃左右，SEI分解，隔膜融化，产生气体。

这一阶段，电池内部温度迅速升高至接近100℃，电池负极表面的固体电解质界面膜钝化层分解，电池SEI膜失去保护。超过100℃，化学反应产生二氧化碳等气体。150℃左右，电池内聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜先后融化，电池电解液与正极发生反应。

同时，电池温度上升过程中，电池正负极接触引发短路。电解液与其他有机溶剂发生分解、放热化学反应，释放二氧化碳、氟化氢、氢气等气体。

第二阶段，电池鼓包阶段，电池内部温度升高至300℃左右，产生大量可燃气体，产生鼓包现象。

这一阶段，锂离子电池内温度上升至300℃左右时，其内部锂与电解液、有机溶剂发生化学反应，产生大量甲烷、丙烷等碳氢可燃气体。电池内部空间密闭，气体无法迅速扩散，在电池内部大量累计，导致电池发生鼓包现象。

第三阶段，起火、爆炸阶段电池内部温度超过300℃，电池内发生强烈氧化还原反应，出现明火。

这一阶段，电池仍处于充电状态，正极与电解液仍在进行强烈的氧化还原反应，电池迅速升至高温并释放大量有毒气体。

目前，储能电站多采用储能舱形式，舱内电池模组排列紧密成簇，处于热失控高温状态的电池模组极易影响其他电池模组发生热失控，引发连锁反应，最终导致电池出现明火，最终爆炸。

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