锂离子电池全流程安全评估新框架：聚焦初始热危害与衍生排放风险的多维特性整合

针对锂离子电池(LIBs)热失控(TR)过程中热失效机制认知不足、评估维度单一导致防控失效的问题，研究人员通过实验测量与理论计算整合数十项多维特征参数，构建了融合热-气双重视角的通用安全评估框架。研究发现还原性组分主导的排放相具有低爆炸下限(LEL)和高层流燃烧速度(LBV)的潜在风险，更新了传统电芯级热安全评估范式，为基于气相调控的全流程安全控制及新兴电池材料化学体系评估提供重要指导。

　　

随着全球能源结构转型，锂离子电池(LIBs)因其高能量密度和长循环寿命优势，在电动汽车(EVs)和大规模储能系统(ESSs)中广泛应用。然而，北京大红门ESS爆炸等事故表明，即使被认为热安全性优异的磷酸铁锂(LFP)电池仍存在严重隐患。传统评估仅关注热失控(TR)过程中的温度特征参数（如自加热起始点T₁
、TR触发点T₂
），却忽视了同步产生的电池排放气体(BVG)及其衍生灾害。这些还原性组分主导的气相排放可能引发二次爆炸，但现有研究多局限于小容量电池(1-5Ah)或单一溶剂体系，对140Ah级大容量电池的多相排放风险认知严重不足。

上海某研究团队在《Journal of Energy Chemistry》发表研究，通过加速量热仪(ARC)触发140Ah级LFP与镍钴锰(NCM)电池TR，结合气相色谱(GC)分析和Le Chatelier原理计算，首次构建整合初始热危害与衍生排放危害的全流程评估框架。关键技术包括：1) ARC测试获取T_rupt
等温度特征；2) GC分析BVG组分；3) 理论计算LEL/LBV参数；4) 模拟DMC/EMC/DEC溶剂蒸气与BVG的混合风险。

【温度特性】NCM电池TR峰值温度达800°C，显著高于LFP电池(500°C)，但LFP电池安全阀开启温度T_rupt
更低(130°C vs 150°C)，预示更早的排放风险。

【单相BVG危害】LFP电池BVG中H₂
/CO占比达75%，其LEL低至12.5%，LBV高达2.15m/s，爆炸风险显著高于NCM电池(LEL=15.8%，LBV=1.82m/s)。

【多相排放风险】添加典型溶剂蒸气(DMC:EMC:DEC=1:1:1)后，LFP体系LEL进一步降至10.3%，LBV升至2.43m/s，证实电解液蒸气会加剧还原性排放的燃烧扩散。

该研究突破传统热安全评估范式，揭示还原性气相排放通过"低LEL-高LBV"机制加速系统级灾害的底层逻辑。提出的评估框架为ESS设计提供关键指标：1) 需同时监控T_rupt
与T₃
；2) 针对LFP电池应重点防控早期排放积聚；3) 溶剂蒸气比例纳入风险预警系统。这些发现对高镍电池等新兴材料体系的安全设计具有普适指导价值。