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锂电池火灾成因及其火灾特点研究

摘要:通过引入几起使用锂电池的新能源产品火灾案例，概述锂电池的工作

原理、内部结构、使用范围和当前主要使用的产品类型，对当前锂电池火灾原因

进行初步探讨，着重分析了锂电池热失控的几个主要诱因，并就锂电池火灾特点

和处置措施进行简要说明。

关键词：锂电池；热失控；诱因

引言

三星手机Note7在上市发布之初，各地接连爆出手机起火爆炸事件，迫于舆

论压力，2017年1月发出通告指出是由于电池原因所导致，该事件一度在国际上

引起很大轰动；2019年广西桂林雁山区“5.5”民房火灾造成5人死亡和数十人

不同程度受伤，火灾原因为电动自行车电气故障；2021年4月，广州增城区东江

大道北一辆特斯拉电动车由于失控发生交通事故导致车辆损毁并发生火灾，事故

造成一名男乘客当场死亡。在国际社会尤其是科技发达国家都在争相夺取新能源

科技制高点的趋势下，动力锂电池作为当前大量普及应用并大有颠覆时代的新能

源产品，由于在对锂电池性能、设计的创新和探索过程中由于缺少成熟的实践经

验和足够的市场考验，加上普通老百姓对锂电池的系统原理和操作使用注意事项

的不熟悉，使得锂电池这种新能源产品频繁发生火灾事故并造成较大社会舆论。

1锂电池简介

本文中所讲的锂电池指的是锂离子电池，其构造材料主要有电解液、隔膜和

正、负极材料。锂电池的工作原理就是依靠锂离子穿过电解液和隔膜在正、负极

材料之间形成储存和放电的过程。新型锂电池具有存储电量高、工作时间长、循

环充电次数多、充电速度快等优点，在智能科技电子产品、家用电器和电动汽车

等领域得到广泛运用。为提升锂电池的电子导电率，避免电极附近锂金属析出造

成短路，通常加入炭黑、碳纤维、石墨烯、碳纳米管等辅材作为导电剂，可以提

升锂电池中电子传输速度达到快速移动归位，提高锂电池充放电速度和循环充电

次数。当前热度较高的特斯拉、比亚迪、蔚来汽车等新能源电动车上使用的锂电

池，主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池以及三元锂电池三种。其中磷酸铁锂电池

在性能稳定性和循环使用次数方面表现较为突出，但电量存储能力方面不如三元

锂电池，在当前各类科技产品追求精细、超薄、高效的趋势下成为制约其称霸市

场的重要因素；三元锂电池能量密度比高的特性一度让其成为市场的宠儿和未来

之星，但是电池稳定性较差和成本较高的缺点令其在车用方面受到很大限制，一

度成为热搜的特斯拉电动车火灾爆炸事故基本上使用的都是三元锂电池；锰酸

锂电池价格较低，功率、循环寿命和安全性方面表现一般，但随着新技术的创新

运用，新型锰酸锂电池的各项功能得到较大提升。

2锂电池火灾原因分析

随着智能科技电子产品的蓬勃发展，锂电池的使用越来越普遍，锂电池的安

全性能成为影响其综合评价的重点。而锂电池之所以会发生起火爆炸，主要原因

是在锂电池这个封闭的环境内同时含有氧化剂和还原剂，它在小小的系统内部进

行充电和放电就能产生动力，不像传统汽车发动机或燃料电池需要加入空气和燃

料才能进行燃烧产生能量，而且由于锂电池在电的产生和使用过程中都容易形成

短路或电池结构损坏，产生的热量不能得到及时释放和冷却，造成锂电池及其产

品发生火灾

并激烈燃烧爆炸时有发生。热失控是造成锂电池火灾根本原因，而热失控主

要由电化学诱因、热诱因和机械电气诱因中的一种或多种同时作用引发一系列连

锁反应，产生的热量可使电池组内部温度升高数百甚至上千摄氏度，从而引发火

灾。锂电池火灾其实是由于电芯内发生链式反应导致热失控，最初是覆盖在电极

上的隔膜和电芯正负极之间分隔的隔膜受到破坏，使负极、正极材料相继与电解

液中的化学物质发生发应并分解，导致锂电池电芯不断形成短路、隔膜损坏、再

短路的恶性循环，同时产生大量的能量引发电解液燃烧，燃烧产生更大的热量通

过热传递和热辐射等途径蔓延到临近的电芯，导致锂电池整体形成热失控直至燃

[1]

烧爆炸。下面本人就引起热失控的电化学诱因、热诱因和机械电气诱因这三类

诱因进行简单介绍：

2.1电化学诱因

2.1.1电池浸水引发自燃和爆炸也可归纳为电化学诱因

当锂电池浸水后由于渗入电池包的水会发生电解水反应，生成的气体能引起

电路不停的通电断电，不稳定电流尤其是突然的大电流很容易产生电弧，电弧的

瞬间高温不仅可以引燃电解液也可以导致电池壳体的熔化，从而引发锂电池的热

失控。2012年美国一辆菲斯克电动汽车在飓风桑迪由于泡水引起自燃，以及

2018年在广州的一辆力帆650EV电动汽车在泡过水后