图3 不同SOC电池热失控后气体爆炸上下限
1）通过图3可以发现，随着SOC上升，电池产气的爆炸下限不断降低，这是由于高能态的电池材料容易分解产生更多的H2、CO和CH4等易燃气体，而同时CO2的占比下降。而观察图4可知，热失控过程中的电池产气量也随着SOC上升。低LFL叠加更大的产气量使得满电状态下电池产气的爆炸危险性明显高于空电状态。

                         图4 不同SOC电池热失控产气量
2）在实际应用中，锂电池通常会以电池组的形式进行使用，此时若有一个电池发生热失控，可能逐步引发周围电池的热失控，从而出现热蔓延现象。那么不同SOC下电池组的热蔓延现象有什么区别呢？

3）我们引用中国民航大学的张青松课题组的研究成果。观察图5可发现，50%SOC的电池组除1号电池以外，其余电池均未发生热失控；而70%及100%电池组中的所有电池均相继发生了热失控。其中100%SOC 条件下，热蔓延速度、电池热失控最高温度和电池组排气温度均高于70%SOC，这也充分说明满电电池无论是热失控剧烈程度还是发生热蔓延的概率都明显高于空电状态电池。

                    图5 不同SOC下电池组的热蔓延过程对比
4）最后，我们从材料结构层面来分析为什么电量高会导致电池热失控更易于发生，且热失控剧烈程度会更高、燃爆现象更明显。上海化工研究院储德韧等[3]认为正极材料的热分解是电池热失控的重要步骤，也是导致高电量电芯更易失控的原因之一。他们使用了XRD对热失控前后正极材料的晶体结构进行了分析，如图6所示：

                    图6 不同SOC电池热失控前后正极材料X衍射结果

4、新鲜电池的正极材料在(003)、(101)、(104)存在明显衍射峰，证实了三元材料 Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的存在。相比于0%SOC 的新鲜电池，SOC≥30% 的新鲜电池正极材料的特征峰都向高角度发生了偏移。这是由于高 SOC 下正极材料的脱锂程度较高，导致晶面间距变小。对于0%SOC的电池，热失控后正极材料和石墨负极材料的特征峰依旧存在，即使加热到 305 ℃的高温，材料的晶体结构并未完全发生变化。而 SOC≥30% 的锂电池在发生热失控之后，三元材料特征峰都基本消失，而相应地出现了 NiO 和单质 Ni的特征峰，证实了三元材料在热失控反应中发生了比较彻底的分解反应。综上，高荷电状态下锂电池正极三元材料间隙的 Li+含量下降，导致了材料稳定性下降，从而更容易发生分解，引发更剧烈的热失控反应。

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