锂离子电池电动汽车在开放与半封闭环境下的热失控传播及火灾演化对比研究

这篇研究通过模块级测试和全尺寸电动汽车火灾实验，对比分析了锂离子电池（Li-ion Battery）在开放（EV1）和半封闭（EV2）环境下的热失控（TR）传播与火灾动力学差异。研究发现，半封闭空间显著加剧了电池包温度（EV2平均190–337°C vs. EV1 61–170°C）和火焰同步性（EV2点火间隔3′18" vs. EV1 9′49"），为城市地下设施等密闭场景的电动汽车火灾防控提供了关键数据支撑。

　　

Highlight

本研究通过双场景实验（模块级TR测试+全尺寸车辆火灾实验），揭示了锂离子电池（LiB）系统在开放与半封闭空间下的热失控（TR）传播差异。半封闭环境（EV2）使电池包关键测温点最高温度飙升至980°C（开放环境EV1仅755°C），且车厢火灾发展速度加快3倍，屋顶更早被引燃。

Temperature response

图4显示电池模块（M1/M2）的TR过程可分为三阶段：Ⅰ阶段（外部加热触发电解液分解）、Ⅱ阶段（链式热失控致相邻电芯升温）、Ⅲ阶段（火焰喷发与衰减）。半封闭环境下，热反馈效应加速了LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料的分解，导致更剧烈的温升曲线。

Conclusions

全尺寸实验证实空间限制会显著加剧锂离子电池火灾的破坏性：半封闭环境使火焰蔓延速度提升206%，总燃烧时间缩短40%。该发现为地下停车场等场景的防火分区设计和喷淋系统优化提供了理论依据。