鋰離子電池(LIB)是當今公認的合適的儲能技術之一，由于其具有高能量密度和優異的循環壽命，正越來越多地應用于汽車、固定和航空領域。在尋求LIB性能優化和成本降低的方法時，安全風險仍然是推進其大規模應用的主要障礙。由于LIB具有高能量密度和易燃材料，LIB頻繁發生爆炸事故。單個電池的故障可能導致涉及的組件(負極、正極、電解質和隔板)的物理和化學反應，從而導致產生過多的熱量和氣體。當在穩定溫度區域之外工作時，高放熱反應會導致電池快速自熱——這種情況被稱為熱失控(TR)，并伴有相關表現（如煙霧生成、火焰噴射和爆炸）。因此，隨著鋰離子電池的大規模應用，其熱失控和著火成為重要問題。
近幾年來，全球能源危機和環境污染日益嚴重。鋰離子電池作為清潔無污染的儲能源，正逐步應用于新能源汽車、太陽能轉換儲能設備、移動通訊設備等領域。目前越來越多城市出現了搭載鋰離子電池的新能源汽車的身影，然而一些安全隱患也隨之逐漸暴露。根據新能源汽車的火災調查報告，絕大多數起火誘因為電池熱失控。鋰離子電池的不合理使用、意外破壞或自身缺陷均可能導致爆炸和火災發生。
在眾多觸發電池熱失控的原因中，針刺是造成電池損壞的一種不可逆的破壞性行為。當電池受到尖銳物體刺入或受到較大沖擊力時，會使電池產生機械損壞，打破電池內部結構并使內部物質直接暴露，同時很容易使電池內部的正負極之間發生短路，進而產生大量熱量并使溫度迅速升高，造成熱失控危害
鋰離子電池在熱失控后從電池內部都釋放出哪些氣體。當然，由于每種電池的組成、結果、化學狀態都存在差異，釋放出來的氣體各有差異。通常，這些氣體都是可燃的，當熱失控造成電池內部溫度快速上升到一定程度，就有可能觸發燃燒。這里以一個40Ah NCM/C軟包電池為例說明，它的電解液LiPF6/EMC/DEC/EC。在充滿電的情況下，通過針刺出發熱失控，從而采集分析釋放的氣體成分。分析結果顯示，釋放出來的氣體成分主要包括：
- EMC：碳酸甲酯乙基酯
- DEC：碳酸二乙酯
- EC：碳酸乙烯酯
- Benzene：苯
- Toluene：甲苯
- Styrene：苯乙烯
- Biphenyl：聯苯
- Acrolein：丙烯醛
- CO：一氧化碳
- COS：硫化碳酰
- Hydrogen fluoride：這是氟化氫
上述這些物質中，有些是氣體，有些是揮發的液體。前三種物質是電解液本身揮發出來的，后面幾種物質都是在熱失控過程中形成的新物質。上面所有物質都已具有一定毒性的，在一定溫度下都是可燃的。
傳統消費類電池，電池材料為LiCoO2/C，2.1Ah軟包電池，能量為7.7Wh。觸發熱失控后通過設備采集氣體進行分析，得到表1結果。這里的氣體成分包括：
- 一氧化碳、二氧化碳、氫氣
- 甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、丁烷、異戊烷、異戊烷、己烷、乙烯、丙烯、苯、甲苯、苯乙烷
其中，在100%SOC和150%SOC下，體積含量多的是一氧化碳、二氧化碳和氫氣。主要成分是一氧化碳、二氧化碳和氫氣，其余是烷烴、烯烴、苯等有機物，這些也可使可燃氣體。工采網提供磷酸鐵鋰電池熱失控檢測的可燃氣體傳感器應用解決方案，包含可燃氣體傳感器TGS6812以及模塊CGM6812、氫氣傳感器TGS2615，還有針對動力電池熱失控時產生的CO檢測傳感器TGS5141等多類型傳感器產品及完整解決方案。歡迎官網在線咨詢技術工程師。
表1 氣體成分
同時測量釋放出來的氣體的含量(表2)，從50%SOC到100%SOC，熱失控后釋放出來的氣體含量增加了3倍多。在150%SOC，釋放的氣體含量達到了50%SOC下的7.5倍，一個小小的電池竟然可以釋放出這么多的氣體。
表2 氣體含量
動力電池產品關乎用戶的生命安全，其安全設計和要求在整個電池系統設計中處于高優先級。
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