전해질

배터리의 열폭주 과정에 대해 남아있는 의문이 있지만, 현재까지 파악한 바로는 다음과 같은 일련의 이벤트에 의해 열폭주가 시작되는 것으로 보인다. 열폭주로 이어지는 발열 반응은 배터리 온도가 계속 상승함에 따라 리튬 이온 배터리(LIB)의 모든 내부 구성 요소와 파괴적으로 상호 작용한다. 일부 요소는 초기에 피해를 입지만, 대부분의 요소는 고장을 일으키면서 열 축적을 직접 가속화한다.
맨 처음 파손되기 시작하는 구성 요소는 일반적으로 약 80~120°C(176~248°F)에서 문제가 시작되는 SEI(Solid-Electrolyte Interphase, 고체 전해질 계면상)이다. 이 시점에서 열폭주가 느려질 수 있지만 애노드가 일단 전해질에 노출되고 나면 더 이상 되돌릴 수 없다. 반응성 애노드 표면에서 발생하는 발열 반응으로 다음 임계 온도에 도달할 때까지 시스템에 더 많은 열이 가해진다.
그다음으로 영향을 받는 구성 요소는 분리막으로, 두 단계에서 정상 작동에 실패한다. 약 120~150°C(248~302°F)에서 분리막이 녹기 시작하여 작은 단락이 발생하고, 이어 220~250°C(428~482°F) 근처에서 분리막이 분해되면 더 심각한 내부 단락이 발생한다.
다음 반응은 이전 온도 범위에 따라 빠르고 직접적으로 발생하는데, 캐소드 재료, 바인더, 전해질이 모두 분해되기 시작하여 배터리 셀의 온도가 약 800°C(1,472°F)까지 급격히 상승한다. 이러한 반응에는 LIB 내의 압력을 증가시키는 가스 생성물이 있다.