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一、過(guò)充

過(guò)充電通過(guò)破壞電極結(jié)構(gòu)、催生鋰枝晶刺穿隔膜，形成內(nèi)短路，進(jìn)而觸發(fā)不可逆的熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這一過(guò)程不僅源于電化學(xué)反應(yīng)的失衡，更與材料熱穩(wěn)定性、電池設(shè)計(jì)（如隔膜性能、散熱能力）密切相關(guān)。因此，電池管理系統(tǒng)（BMS）的過(guò)充保護(hù)功能、電極材料的熱穩(wěn)定優(yōu)化，是預(yù)防該類(lèi)事故的關(guān)鍵。

正常充電時(shí)，鋰離子在正負(fù)極間有序移動(dòng)。但過(guò)充電時(shí)，正極材料（如鈷酸鋰）會(huì)因過(guò)度“丟” 鋰離子而結(jié)構(gòu)崩塌，釋放氧氣；負(fù)極則因接受了足夠的鋰離子后，多余的鋰會(huì)在表面像樹(shù)枝一樣生長(zhǎng)，形成尖銳的“鋰枝晶”。電池中間的隔膜像一層紙，用來(lái)隔開(kāi)正負(fù)極。鋰枝晶越長(zhǎng)越尖，會(huì)戳破隔膜，讓正負(fù)極直接接觸，形成 “內(nèi)短路”。此時(shí)電池內(nèi)部電流突然變大，局部溫度瞬間升高。內(nèi)短路產(chǎn)生的高溫會(huì)點(diǎn)燃一系列危險(xiǎn)反應(yīng)。

當(dāng)鋰電池發(fā)生過(guò)充電時(shí)，正極材料晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)渡金屬氧化物開(kāi)始分解，釋放出高活性的氧氣。這些氧氣迅速擴(kuò)散至電解液中，與含有碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑（如碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等）的電解液發(fā)生劇烈氧化還原反應(yīng)。在自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)驅(qū)動(dòng)下，反應(yīng)速率呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，瞬間釋放出大量反應(yīng)熱，使局部溫度急劇升高，為熱失控的發(fā)生提供初始熱源。

二、過(guò)放

當(dāng)鋰電池發(fā)生過(guò)放電時(shí)，其正極材料晶格結(jié)構(gòu)會(huì)因電化學(xué)應(yīng)力產(chǎn)生不可逆破壞，材料顆粒破碎后形成尖銳的活性物質(zhì)碎片。這些碎片穿透隔膜后，將在正負(fù)極之間建立導(dǎo)電通路，引發(fā)內(nèi)短路故障。短路電流產(chǎn)生的焦耳熱會(huì)觸發(fā)電池內(nèi)部的熱分解、SEI 膜分解及電解液氧化等一系列放熱副反應(yīng)，當(dāng)產(chǎn)熱速率超過(guò)散熱能力時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致電池?zé)崾Э亍?/span>

在正常放電工況下，鋰離子通過(guò)電解質(zhì)與隔膜組成的傳輸通道從負(fù)極脫嵌并嵌入正極。當(dāng)發(fā)生過(guò)放電過(guò)程時(shí)，正極材料的鋰化程度突破熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū)間，其層狀晶體結(jié)構(gòu)中的鋰離子發(fā)生過(guò)度脫嵌，引發(fā)晶格畸變與結(jié)構(gòu)坍塌，形成具有銳利棱角的活性物質(zhì)碎片；與此同時(shí)，負(fù)極材料因持續(xù)的鋰離子脫嵌導(dǎo)致層間應(yīng)力失衡，層狀結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲與斷裂，進(jìn)而引發(fā)金屬鋰的不可逆析出。盡管該過(guò)程形成的鋰沉積物相較于過(guò)充電形成的鋰枝晶在形態(tài)上缺乏規(guī)則性，但其產(chǎn)生的不規(guī)則鋰顆粒仍對(duì)電池內(nèi)部安全構(gòu)成顯著威脅。

三、防護(hù)

避免過(guò)充過(guò)放引發(fā)鋰電池內(nèi)短路，需從技術(shù)防護(hù)、使用規(guī)范、材料優(yōu)化等多維度入手，核心是控制電壓邊界與溫度閾值，即“電壓 - 溫度雙控。BMS 與充電器構(gòu)筑硬件防線(xiàn)，用戶(hù)規(guī)范使用是基礎(chǔ)，而材料升級(jí)（如固態(tài)電池）和結(jié)構(gòu)優(yōu)化（熱隔離）則從本質(zhì)上提升安全性。就像開(kāi)車(chē)時(shí)既要遵守限速（電壓邊界），也要檢查剎車(chē)（BMS 保護(hù)），才能最大限度降低事故風(fēng)險(xiǎn)。