锂离子电池热失控现象的实验与数值模拟研究：基于不同化学体系与加热条件的分析

《Energy Technology》：Investigation of Lithium-Ion Cell Thermal Runaway Phenomenon Based on Thermal Abuse Conditions Using Experimental and Numerical Study

本研究针对锂离子电池热失控(TR)这一关键安全问题，通过实验与数值模拟相结合的方法，探究了LCO、NMC、LFP三种不同化学体系18650圆柱电池在烘烤加热条件下的热失控行为。研究采用红外热成像技术记录了电池失效全过程，并建立了包含排气过程的0D MATLAB模型。结果发现LCO电池最先触发TR，高电压/高容量电池的最高温度(Tmax)更高，且加热速率对TR触发温度无影响但会显著延长触发时间。该研究为不同锂离子电池化学体系的热安全特性提供了重要参考。

　　

通过实验与数值模拟相结合的方法，科研人员对锂离子电池在热滥用条件下的热失控(Thermal Runaway, TR)现象展开了深入探索。当电池温度超过130?°C时，由于产热过量极易引发热失控，理解这一现象对电池安全性至关重要。本研究选取三种具有不同电压、容量和化学体系（包括LCO、NMC和LFP）的18650圆柱电池，在烘箱加热条件下进行实验，并创新性地同步使用红外热成像技术，清晰捕捉到从电池升温、泄压口开启、爆炸到火焰传播等一系列导致电池失效的关键事件顺序。同时，团队开发了一个包含排气过程的零维(0D) MATLAB模型，并利用实验数据对其进行了验证。研究结果显示，LCO电池比NMC和LFP电池更早触发热失控；电压或容量更高的电池会达到更高的最高温度(T_max)，而低电压电池的T_max较低甚至不会发生热失控。此外，研究还考察了不同加热速率（从2到10?min^?1）对热失控触发的影响，发现触发温度在不同加热速率下保持恒定，但较低的加热速率会显著延长热失控的起始时间。这些发现为理解不同化学体系锂离子电池在热滥用条件下的安全特性提供了重要依据。作者声明无利益冲突。