ایمنی باتری های لیتیم یون ارتباط مستقیم با افزایش دمای داخلی باتری دارد، زیرا افزایش دمای باتری باعث فعال شدن و رخ دادن واکنشهای جانبی نامطلوبی در درون باتری میگردد و در نهایت منجر به ایجاد پدیدهی فرار حرارتی میگردد. این پدیده به افزایش شدید و غیرقابل کنترل دمای باتری در اثر واکنشهای گرمازای درون آن شاره دارد. در حالت کلی این پدیده چندین فاز دارد:
فاز اول که فاز گرمایش اولیه باتری یا گرمایش خارجی نیز نامیده میشود، در محدوده دمایی °C 90-120 قرار دارد. در این محدوده دمایی تخریب لایهی فصل مشترک الکترولیتی جامد (SEI) رخ میدهد که منجر به اکسایش بیشتر الکترولیت بر سطح آند و رشد مجدد این لایه میگردد.
فاز دوم و از دمای °C 120 به بعد آغاز محدوده ای است که در آن واکنشهای گرمازای داخلی باتری شروع به رخ دادن میکنند. در اثر این واکنشها و افزایش یافتن دمای باتری به بالاتر از °C 130 سپراتور شروع به ذوب شدن میکند و با افزایش دما تا °C 180 سپراتور کاملا عملکرد خود را از دست میدهد.
فاز سوم متعاقبا با افزایش دما و تجزیه شدن ساختار کاتد همراه است که منجر به شروع پدیدهی فرار حرارتی میگردد. همچنین در این فاز و زمانیکه دما به بالاتر از °C 200 برسد، تجزیه شدن الکترولیت نیز اتفاق میافتد. همزمانی دو پدیده تجزیه شدن کاتد و الکترولیت منجر به افزایش دما با شیب شدید و وقوع پدیده فرار حراتی میشود.
دمای شروع فرار حرارتی برای کاتدهای مختلف تا حدودی با هم متفاوت است. این دما برای کاتدهای LCO و NCA در حدود 150، 210: NMC و °C 270: LFP میباشد. نکته قابل توجه در این اینجا این است که که شروع فرایند فرار حرارتی از آند و سپراتور آغاز می شود و اگر دمای داخلی باتری به حدی افزایش یابد که شرایط برای انجام واکنشهای گرمازای داخلی فراهم شود (>120 °C) اجتناب از پدیدهی فرار حرارتی برای همه کاتدها تقریبا غیر ممکن است زیرا گرمای ناشی از واکنشهای جانبی مراحل ابتدایی در نهایت این پدیده را امکان پذیر میسازند.
موضوع دیگری که در مورد فرار حرارتی مواد کاتدی مختلف حائز اهمیت است، میزان گازهای تولیدی در حین وقوع این پدیده است. بررسی این گازها از نظر سمیت و شدت انفجار موضوع قابل تاملی است. بررسیهای علمی نشان میدهد که در فرار حرارتی کاتدهای مختلف اغلب گازهای تولیدی، گازهای اتیلن، پروپیلن، کربن دی اکسید، کربن مونوکسید و هیدروژن میباشند. در مورد کاتد LFP گاز غالب گاز هیدروژن و در مورد کاتد NMC گازهای غالب کربن دی اکسید و کربن مونوکسید می باشند. لذا در صورت وقوع پدیدهی فرار حرارتی شدت انفجار در مورد کاتد LFP به مراتب از کاتد NMC بیشتر خواهد بود.