Renew. Sust. Energ. Rev.：锂离子电池热失控的缓解策略

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Renew. Sust. Energ. Rev.：锂离子电池热失控的缓解策略
锂离子电池是商业上成功的电源，适用于各种应用。然而，锂离子电池的特性使其容易发生热失控，从而导致火灾和爆炸。为了在发生热失控之前减轻安全隐患，已经对电芯以及电池包应用了各种策略。
Renew. Sust. Energ. Rev.：锂离子电池热失控的缓解策略
图1 四种基本电池的外部形状和内部电极结构
韩国成均馆大学Daeil Kwon等人综述了锂离子电池的安全策略，包括正温度系数热敏电阻、正温度系数电极、电流中断装置、安全通风口、保护电路、阻断隔膜、电解液添加剂、安全电解液、电池包中的被动保护设计和电池管理系统。讨论了代表性策略的触发条件、保护机制、缺点和应用，并探讨了未来潜在的风险缓解方法。
Renew. Sust. Energ. Rev.：锂离子电池热失控的缓解策略
图2 圆柱形电池中压力响应电流中断设备（CID）的结构示例
对于商用锂离子电池，正温度系数(PTC)热敏电阻、电流中断装置(CID)、安全阀和保护电路在保护商用电池免受热失控方面发挥着主导作用。阻断隔膜、电解液添加剂和安全电解液的重点是提高锂离子电池的安全性，同时保持电池功能良好。电池级的安全策略主要是对温度、电流、电压和内部压力的过高条件作出响应。讨论了电芯级安全策略的代表性例子，并按工作机制或应用领域进行了分类。
Renew. Sust. Energ. Rev.：锂离子电池热失控的缓解策略
图3 软包电池中的压力响应CID设计
出于实际考虑，电池包级安全策略在大型电气应用中是有效的。高冲击力、振动、热传播和气体释放位于电池封装设计和热失控屏障上，而热管理、电池状态估计和故障诊断是电池管理系统(BMS)的重点。电池包被动保护设计和BMS协同工作可以弥补电芯级安全策略的缺点。
在不久的将来，电芯级安全策略将继续用于商用电池。安全策略将扩展到不同的电池模式，并朝着更低的阻力、更轻的重量、更小的空间和更低的成本发展。隔膜材料、电解液添加剂和BMS的改进可以提高电池的安全性。一旦电池在未来变得防火，电池安全的可能趋势将是拆除安全装置，以实现更高的能量密度，而不引入安全问题。
Mitigation strategies for Li-ion battery thermal runaway: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2021. DOI: 10.1016/j.rser.2021.111437

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