从SEI分解到爆炸：锂电池热失控温度链全解析

2025-09-12 11:19

大家好！我是不言，这是我的第191篇原创文章。

今天我们来聊聊锂电池安全领域的 "死亡温度阶梯"。当电芯遭遇高温，就像多米诺骨牌被推倒，从 SEI 膜分解开始，到最终的热失控爆发，每个温度节点都对应着致命反应链的关键环节。本文为你逐层拆解锂电池从 90℃到 600℃的 "自毁密码"，一线工程师必看的安全警示手册！

1. 90–120℃：SEI膜分解

原因：固体电解质界面膜（SEI）在高温下分解，释放热量并消耗活性锂。SEI膜中的亚稳定组分（如(CHOCOLi)）转化为稳定层（如LiCO），同时释放乙烯（CH）、CO等气体。

放热反应：

影响：SEI分解是热失控的初始放热反应，可能触发后续链式反应。

2. 110–150℃：负极与电解液反应

原因：裸露的石墨负极与电解液发生放热反应，生成可燃烃类气体（如CH、CH）。若存在析锂，金属锂与电解液反应更剧烈。

影响：反应放热量达350 J/g，加剧温升。

3. 130–180℃：隔膜熔融

原因：聚乙烯（PE）隔膜熔化（135℃），聚丙烯（PP）隔膜熔化（166℃），导致正负极直接接触引发内短路。

影响：隔膜失效后电池内阻骤降，短路电流产生焦耳热，温度急剧上升。

4. 150–250℃：正极分解与电解液氧化

正极分解：

三元材料（如NCM） ：在180–220℃分解释放氧气（如LiNi.Co.Mn.O → O + 金属氧化物）。

磷酸铁锂（LFP） ：热稳定性较高，分解温度＞260℃。

电解液分解：碳酸酯类溶剂（如EC、DMC）在高温下分解产生CO、CO及可燃气体（如DMC分解为PFO + CO + CHF）。

放热反应：正极释氧与电解液反应释放大量热量（＞600 J/g）。

5. ＞200℃：粘结剂分解与剧烈放热

原因：粘结剂（如PVDF）与负极反应：

影响：反应放热量达1500 J/g，导致内压骤升，安全阀开启。

6. ＞300℃：热失控爆发

现象：隔膜彻底崩溃，大规模内短路引发电解液燃烧，温度可达600℃以上。

气体爆炸风险：累积的可燃气体（H、CO、CH）被点燃，导致起火或爆炸。

总结

锂电池的热失控是典型的链式放热反应：

90-120℃ ：SEI 膜分解拉开序幕，消耗活性锂并释放初始热量

110-150℃ ：负极与电解液剧烈反应，析锂部位成为 "火药桶"

130-180℃ ：隔膜熔融导致内短路，内阻骤降引发电流飙升

150-250℃ ：正极释氧 + 电解液分解，放热量突破 600J/g 临界点

＞200℃ ：粘结剂分解释放氢弹级能量（1500J/g）

＞300℃ ：可燃气体云被点燃，最终演变为爆炸事故

核心警示：热失控如同雪崩，一旦跨过 130℃隔膜熔融阈值，后续反应将呈指数级加速。工程师在设计阶段就需建立温度防火墙，特别警惕 110-180℃这个 "死亡温度带"！

以上内容均为本人日常工作，交流，阅读文献所得，由于本人能力有限，文中阐述观点难免会有疏漏，欢迎业内同仁积极交流，共同进步！

原文标题 : 从SEI分解到爆炸：锂电池热失控温度链全解析

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