高倍率放电抑制锂离子电池模组热失控传播的实验研究与机理分析

本文通过多维信号监测系统，探究了0.5?C至3?C放电速率对锂离子电池（LIB）模组热失控传播（TRP）的影响。研究发现，膨胀力波动可作为早期预警指标，高倍率放电能降低模组能量状态（SOE）、延缓热失控（TR）特征事件（如泄压阀开启、内短路（ISC）），并将最高温度降低超62%，为基于主动能量调控的电池动态风险管理提供了新策略。

　　

亮点 (Highlight)

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  (1) 通过分析锂离子电池（LIB）模组内膨胀力波动与副反应之间的耦合机制，本研究揭示了电池间热传播与气体释放的动态关系，为开发基于力学参数的多电池协同预警模型提供了实验基础。
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  (2) 在0.5?C至3?C的放电速率范围内进行的实验验证了膨胀力作为LIB模组热失控传播（TRP）早期预警指标的可靠性。结果表明，在泄压、内短路（ISC）和热失控（TR）发生之前，会出现异常的膨胀力信号，从而提供更早的预警。
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  (3) 实验结果表明，高倍率放电能有效延迟电池失效过程中特征事件的发生，延长TRP时间窗口，并同时降低电池模组的最高温度。
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  (4) 通过分析放电速率、能量状态（SOE）和特征事件延迟时间之间的定量关系，本研究阐明了高倍率放电阻断TRP链式反应的机理。这为优化紧急放电策略的参数以增强电池系统安全性提供了关键支持。

结论 (Conclusions)

在本研究中，采用多维信号监测系统测量了温度、电压和膨胀力。系统研究了不同放电速率（0.5?C、1?C和3?C）对LIB串联模组中TRP的影响，并验证了紧急放电策略在抑制此现象方面的有效性。本研究为设计更安全的电池系统提供了关键的理论基础，从而有助于减轻与TRP相关的社会风险。