LiFePO4 电池热失控级联效应中的动态系统分析：从局部失效到系统性安全防护

为解决锂离子电池热失控传播（TRP）引发的级联安全风险，研究人员基于动态系统理论，对线性排列的LiFePO4 （LFP）电池模块展开研究。通过稳态与瞬态动力学分析，发现TRP强度随电池数量增加而减弱，但热失控（TR）严重性加剧；模块触发能量恒定为181.63 kJ，传播时间与电池数量线性相关。研究提出分层影响模型，识别关键弱节点，并改进TRP速度公式（引入时间系数TC），为电池系统安全设计提供理论支撑。

　　

随着能源危机与环境问题加剧，锂离子电池作为高效清洁储能技术，已成为新能源汽车和储能系统的核心组件。然而，其热失控（Thermal Runaway, TR）及级联传播（Thermal Runaway Propagation, TRP）可能引发火灾甚至爆炸，成为重大安全隐患。现有研究多聚焦单电池失效机制，而模块化场景下的动态传播规律尚不明确。为此，中国某高校团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表研究，首次将TRP建模为动态系统，揭示其时空演化特性。

研究采用商用100 Ah方形LFP电池，通过加热触发实验（1-5个电池模块），结合控制理论分析稳态与瞬态行为。关键发现包括：1）TRP呈现“衰减式传播”，即级联强度随电池数量增加而降低，但单电池TR剧烈程度上升；2）模块级TR触发能量稳定在181.63 kJ，与电池数量无关；3）传播时间与电池数量呈线性关系；4）提出分层影响模型，证实TRP符合层级传递规律，并识别出扩张性弱节点；5）改进TRP速度公式，引入时间系数（Temporal Coefficient, TC）提升预测精度。

在“TRP行为”章节，实验显示首电池触发后，后续电池TR延迟时间逐级延长（Case 1~5），且气体喷射量减少，印证传播衰减效应。“结论”部分强调，该研究为电池模块安全设计提供新思路：针对弱节点实施精准干预可阻断级联传播，而TC公式能动态预测TRP进程。

这项研究的意义在于突破传统静态分析框架，将TRP视为能量驱动的动态系统，为过程安全工程提供双视角（稳态/瞬态）分析工具。其提出的层级模型和弱节点识别方法，可直接指导电池包热屏障设计及应急管理策略，对新能源产业风险防控具有重要实践价值。