随着新能源汽车、大规模储能系统和便携式电子设备的快速发展[1]，锂离子电池（LIBs）已成为全球能源转型的核心储能组件[2,3]。然而，LIB能量密度的持续增加加剧了热安全风险[4]。特别是由热失控（TR）[5]引起的燃烧或爆炸事件阻碍了其大规模商业化。
TR事件可以根据能量输入类型分为机械滥用[6]（挤压、穿刺、冲击）、电气滥用[7]（过充、过放电、内部短路（ISC）和热滥用[8]（过热）。其中，过充被认为是最危险的滥用形式[9,10]。这是由于过量能量传递到LIB中，导致深度脱锂状态的负极发生不可逆相变和结构坍塌[11]。氧气作为燃烧促进剂被释放，从而降低热稳定性[12,13]。同时，高活性锂沉积在阳极表面[14]。这些因素共同引发了TR的发生。
更重要的是，当单个LIB发生TR时，产生的热量会通过传导、对流和辐射迅速传递到相邻LIB，最终威胁整个电池系统[15,16]。这一过程代表了热-电-化学耦合的危害[17]，包括有毒排放[18]、高压电弧[19]、火灾和爆炸风险[20]。因此，开发有效的热安全保护策略对于减轻TR相关危害至关重要。
外部LIB火灾可以通过干粉和HFC-227ea在短时间内扑灭[21]，主要通过稀释氧气和抑制气相自由基链反应[22]。然而，由于冷却能力不足，LIB内部的放热反应可能在TR期间持续进行，导致重新点燃的高风险[23]。细水雾[24]主要通过蒸发冷却和对流热传递来散热，从而显著降低TR电池的温度。然而，对于大规模LIB火灾，喷雾强度往往不足以在火源处有效抑制热量[25]。据报道，F-500[26]在水浓度低至3%的情况下就能扑灭火焰。尽管及时干预，热传播事件仍可能发生。
氟化液体浸没冷却（LIC）[27]是一种新兴的电池热管理系统（BTMS），其中LIB浸没在介电液体中。这形成了一层密集的液体屏障，将LIB与周围氧气隔开，从而抑制了“火灾三角”的形成[28]。氟化液体可以通过气-液相变[29,30]去除LIB包内的高温热量。刘等人[31]评估了氟化冷却剂对LIB TR的抑制效果。结果表明，使用HFE-7500时，LIB在TR后的峰值温度为443.5°C。此外，当LIB燃烧时，自由基（·O、·OH和·H）被热解过程中产生的氟化基团捕获[32]。这表明氟化液体可以化学抑制LIB中的燃烧危险，从而减少热事件的发生。其中，FS49被认为是一种更有效的氟化液体，主要是因为它不含C-H键且GWP值显著较低。
先前的研究[30,33,34]表明，LIC能够高效实现高温散热和低温冷启动。此外，在TR期间，工作液体会因温度瞬时升高而迅速沸腾成薄膜。热传递衰减与热释放之间的关系尚不清楚。此外，关于氟化液体分解产物与燃烧链终止之间的动态反应机制知之甚少。同时，另一个风险是易燃和有毒气体在电力系统中的积聚。当这些气体达到爆炸极限并遇到TR温度时，可能引发毁灭性的二次爆炸和重新点燃。
为了解决这些挑战，研究了双相LIC对高比能量三元LIB的TR抑制特性，包括物理抑制和化学抑制，如图1所示。随后建立了半开放和密封实验系统，比较了TR过程中 pouch电池组件的物理现象、温度和电压响应、气体生成特性以及微观形态。阐明了LIC的物理抑制效应。此外，对FS49的热解气体进行了定性和定量分析。结果揭示了FS49热解产物对气体爆燃的抑制机制。最后，评估了LIB组内不同电池间距对TR传播抑制的影响。有趣的是，数值模拟表明LIC可以抑制大规模LIB组内的热传播。本文为LIB电力系统的安全运行提供了一种有前景的方法。
