锂电池实验中起火爆炸的主要原因包括以下几点：

内部短路：这是最常见的原因之一，通常由过充、过放、机械损伤（如挤压、碰撞）或制造缺陷导致。内部短路会引起电池内部温度升高，电解液分解，释放大量热量和气体，最终可能导致爆炸。

过充和过放：过充会导致锂枝晶的形成，刺穿隔膜引发短路；过放则可能因温度过高损坏隔膜，同样导致短路。这两种情况都会引发热失控，从而导致起火或爆炸。

机械滥用：如挤压、碰撞或针刺等物理损伤会破坏电池结构，导致内部短路或正负极直接接触，从而引发火灾或爆炸。

热失控：电池在高温环境下运行时，SEI膜分解、电解液分解等反应会加速，释放大量热量，使电池温度迅速升高，最终导致爆炸。

外部因素：如高温暴露、充电器不匹配、外部短路等也会增加起火爆炸的风险。这些因素会导致电池内部温度升高或化学反应失控。

锂电池实验中起火爆炸的主要原因是内部短路、过充和过放、机械滥用、热失控以及外部环境的影响。这些因素共同作用，可能导致电池内部化学反应失控，释放大量热量和气体，最终引发火灾或爆炸。

锂电池材料特性与热失控机制

锂电池材料特性与热失控机制密切相关，其核心在于电池内部化学反应的失控导致温度急剧升高，最终引发热失控现象。热失控通常由以下因素触发：

材料特性：

正极材料（如NCM、NCA）在高温下容易释放氧气，与电解液发生剧烈反应，释放大量热量，导致正极分解和电解液燃烧。

负极材料（如石墨、硅碳负极）在高温或过充状态下可能与电解液反应，加速热失控进程。

隔膜材料（如PE、PP、PET）的耐热性对热失控有重要影响，隔膜在高温下可能熔融或破裂，导致短路和热失控。

热失控机制：

SEI膜分解：SEI膜在高温下分解，暴露负极活性物质，引发负极与电解液的副反应，释放气体并产生热量。

电解液分解：电解液中的溶质（如LiPF6）在高温下分解，生成强氧化性物质，与正极材料反应，进一步加剧热失控。

正负极反应：正极材料释放氧气与电解液反应，产生大量热量；负极与电解液反应释放气体，共同推动热失控进程。

热失控特征温度：

自产热起始温度（T1）：反映电池整体热稳定性。

热失控触发温度（T2）：SEI膜分解和电解液溶剂解质反应的临界温度。

最高温度（T3）：热失控达到最终阶段，电池可能燃烧或爆炸。

外部诱发因素：

电滥用：过充、过放、过载等操作导致电池内部压力增大，触发热失控。

机械滥用：挤压、针刺等物理损伤破坏电池结构，引发短路和热失控。

环境温度：高温环境下电池内部反应速率加快，增加热失控风险。