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熱失控指的由各種誘因引發的鏈式反應現象，導致電池在短時間內散發出的大量熱量和有害氣體，嚴重時甚至會引起電池著火和爆炸。導致熱失控發生的原因有很多，比如過熱、過充、內短路、碰撞等。
電池熱失控往往從電池電芯內的負極SEI膜分解開始，繼而隔膜分解熔化，導致負極與電解液發生發應，隨之正極和電解質都會發生分解，從而引發大規模的內短路，造成了電解液燃燒，進而蔓延到其他電芯，造成了嚴重的熱失控，讓整個電池組產生自燃。
導致電池熱失控的原因可分為內因和外因。內因往往是由于內部短路導致的；外因是由于機械濫用、電濫用、熱濫用等原因導致的。
一、內部短路，就是電池的正負極直接接觸，接觸的程度不同，引發的后續反應也差別很大。通常由機械和熱量濫用引起的大規模內短路將直接觸發熱失控。相反，內部自行發展的內短路，程度比較輕微，它產生的熱量很少，不會立即觸發電池熱失控。
內部自行發展常見的包括制造瑕疵，電池老化造成的各種性能的衰退，如內阻增大，長期輕度不當使用造成的鋰金屬沉積等等，隨著時間的積累，這種內因造成內短路的風險會逐漸增加。
二、機械濫用，指的是在外力作用下，鋰電池單體、電池組發生變形，自身不同部位發生相對位移。針對電芯的主要形式包括碰撞、擠壓和穿刺。比如車輛高速行駛中觸碰的異物，直接導致了電池內隔膜崩潰，進而造成了電池內短路，短時間內引發了自燃。
三、鋰電池的電氣濫用，一般包括外短路，過充，過放幾種形式，其中容易發展成電池熱失控的要屬過充電。外短路，當存在壓差的兩個導體在電芯外部接通時，外部短路就發生了。電池組的外部短路可能是由于汽車碰撞引起的變形，浸水，導體污染或維護期間的電擊等。
與穿刺相比，通常，外部短路釋放的熱量不會加熱電池。從外部短路到熱失控，中間的重要環節是溫度到達過高點。當外部短路產生的熱量無法很好的散去時，電池溫度才會上升，高溫觸發熱失控。因此，切斷短路電流或者散去多余熱量都是抑制外短路產生進一步危害的方法。
四、局部過熱可能是發生在電池組中典型的熱濫用情況。熱濫用很少獨立存在，往往是從機械濫用和電氣濫用發展而來，并且是直接觸發熱失控的一環。
除了由于機械/電氣濫用導致的過熱之外，過熱可能由連接接觸松動導致接觸熱阻增大引起的引起。熱濫用也是當前被模擬最多的情形，利用設備有控制的加熱電池，以觀察其在受熱過程中的反應。
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