Le batterie a fosfato di ferro litio hanno vantaggi come alta densità energetica, alta sicurezza, resistenza al calore, basso costo, molte ciclature e lunga vita, e vengono utilizzate ampiamente nei settori dei veicoli elettrici e del storage dell'energia. Per soddisfare le esigenze operative reali, un gran numero di celle singole vengono generalmente connesse in serie o in parallelo per formare un pacchetto di batterie. Tuttavia, questo sistema ad alta energia è più probabile causi conseguenze più gravi quando si verifica un'evasione termica.
Il surriscaldamento e il sovraccarico vengono considerati tra i principali fattori che portano al fenomeno di termica fuori controllo (thermal runaway) delle batterie, ma di solito viene eseguito solo un test basato su un singolo fattore, e se la batteria prende fuoco o esplode viene utilizzato come criterio per determinare l'esito positivo o negativo. Nella situazione reale di termica fuori controllo delle batterie, all'inizio potrebbe essere causata da un singolo fattore, ma man mano che il processo di termica fuori controllo si sviluppa, evolve gradualmente in una situazione in cui diversi fattori si accoppiano e si influenzano a vicenda, rendendo le conseguenze del thermal runaway più gravi. È di grande importanza pratica studiare l'effetto di accoppiamento delle batterie al litio-fosfato di ferro sotto varie condizioni di abuso. Il sovraccarico è considerato una causa importante degli incendi delle batterie. Lo standard iniziale di sovraccarico per le batterie dei consumatori era di 3C/4.8V. Poiché le batterie dei consumatori vengono generalmente utilizzate singolarmente e grazie ai progressi nella tecnologia delle batterie, i casi di termica fuori controllo causati dal sovraccarico sono diminuiti significativamente, e gli standard attuali hanno rilassato notevolmente i requisiti relativi al sovraccarico. I test di surriscaldamento simulano in genere lo scioglimento del diaframma o la decomposizione del film dell'interfaccia elettrolitica solida (SEI) a temperature di 130°C o 85°C.
Il problema di sicurezza delle batterie è essenzialmente legato alle caratteristiche termiche delle stesse. D.P. Kong et al. hanno studiato le caratteristiche termiche delle batterie al litio fosfato di ferro dopo il riscaldamento locale in posizioni diverse e hanno scoperto che riscaldare la parte inferiore della batteria è più probabile che causi un'eccedenza termica rispetto al riscaldamento di altre posizioni. P.J. Liu et al. hanno studiato gli effetti di due metodi di abuso, surriscaldamento e sopraccarico, sull'eccedenza termica delle batterie al litio fosfato di ferro. I risultati hanno mostrato che, confrontando il surriscaldamento con il sopraccarico, il rischio di incendio causato dal sopraccarico è maggiore e la batteria brucia in modo più violento durante i test. L'eccedenza termica è anche significativamente correlata allo stato di carica (SOC) della batteria. Per esempio, P.J. Liu et al. hanno utilizzato una piastra riscaldante per simulare il processo di eccedenza termica scatenato dall'abuso delle batterie adiacenti nel modulo e hanno scoperto che la temperatura di attivazione a 50% SOC è superiore a quella delle batterie a 100% SOC. K. Wang et al. hanno condotto un test di sopraccarico su batterie al litio fosfato di ferro a 0.5C, catturando il fatto che i gas emessi durante l'eccedenza termica erano principalmente idrogeno (H2), monossido di carbonio (CO) e anidride carbonica (CO2), nonché vari alchani.
La connessione in serie e parallelo su larga scala dei batteri aumenta notevolmente la probabilità di rischi di sovraccarica e scarica eccessiva, poiché se un batterio ha un problema, la propagazione del calore può causare l'incendio o l'esplosione dell'intero pacchetto di batterie. Non solo questo, ma il gas infiammabile prodotto, misto all'aria, può causare esplosioni ancora più gravi.
Per migliorare la sicurezza dei batteri nei casi di applicazione pratica, è necessario rafforzare la tolleranza del batterio a diverse forme di abuso, il che sta diventando un punto focale dell'attenzione accademica e industriale.
Inoltre, durante l'utilizzo del batterio, si dovrebbe evitare di caricarlo dopo che si è completamente scaricato, cosa che può facilmente causare danni irreversibili al batterio.
Quando il batterio a fosfato di ferro e litio è completamente carico, il caricamento deve essere interrotto immediatamente, altrimenti il batterio verrà sovraccaricato, causando una riduzione della sua durata oppure situazioni pericolose come cortocircuiti.
L'uso della batteria in un ambiente a alta temperatura influenzerà anche le sue prestazioni.
Il metodo di scarica a corrente costante si riferisce al controllo dell'intensità della corrente di scarica in modo che la batteria rilasci energia a un ritmo costante. È adatto per la scarica rapida delle batterie a fosfato di ferro e litio.