锂离子电池的热失控模拟

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ul2580热失控标准

ul2580热失控标准
UL 2580热失控标准是一种针对锂离子电池安全性能的评估标准，它旨在确保电池在过热条件下的安全性。

该标准要求电池在特定的测试条件下，不得发生热失控现象，以确保电池在使用过程中的安全。

UL 2580热失控标准的测试方法主要包括高温充电、高温放电和热冲击等几种测试方式。

这些测试可以模拟电池在实际使用过程中可能遇到的高温环境，检测电池在高温条件下的性能和安全性。

在高温充电测试中，电池需要在高温环境下进行充电，以检测电池在高温条件下的充电性能和安全性。

在高温放电测试中，电池需要在高温环境下进行放电，以检测电池在高温条件下的放电性能和安全性。

在热冲击测试中，电池需要在短时间内经历高温和低温的交替变化，以检测电池在不同温度下的热稳定性。

UL 2580热失控标准还规定了电池在过热条件下的热失控现象的定义和判定方法。

如果电池在测试过程中出现冒烟、起火或爆炸等现象，则判定为热失控。

这些现象表明电池在高温条件下存在安全隐患，需要进行进一步的安全评估和处理。

总之，UL 2580热失控标准是一种针对锂离子电池安全性能的评估标准，它通过模拟电池在实际使用过程中可能遇到的高温环境，检测电池在高温条件下的性能和安全性。

该标准的实施可以有效地提高锂离子电池的安全性，保障人们的生命财产安全。

车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控

车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控近年来，锂离子动力电池在汽车行业中得到了广泛应用，其高能量密度和长周期寿命使其成为电动汽车的首选能源系统。

然而，由于锂离子动力电池存在火灾、爆炸等安全隐患，对其热失控诱发与扩展机理的研究变得尤为重要。

本文将探讨车用锂离子动力电池的热失控机理、建模以及防控措施。

首先，了解车用锂离子动力电池的热失控机理对预防事故的发生至关重要。

在高温、短路、过充和过放等异常条件下，锂离子动力电池可能发生热失控。

其中，高温是造成热失控的主要原因之一，因为高温会导致正极材料的结构破坏和电解液的分解。

此外，短路会导致电流过大，进而引发电池内部温升，形成热失控。

同时，过充和过放也会导致电池内部化学反应的不平衡，进而引发电池过热。

针对车用锂离子动力电池的热失控机理，研究人员提出了不同的建模方法，以预测电池在异常情况下的热行为。

其中，基于热传导方程的建模方法是最常用的一种。

该方法通过建立电池的物理模型，考虑电池的结构和材料参数，预测电池内部温度的分布。

此外，还有一些基于电化学反应和热失控过程的建模方法，通过解析电池内部的化学反应方程，预测电池的热行为。

这些建模方法不仅可以帮助研究人员更好地理解电池的热失控机理，还可以为电池设计和系统控制提供重要的参考依据。

除了研究热失控机理和建模方法外，制定科学的防控措施是预防车用锂离子动力电池事故发生的关键。

首先，应加强电池包的设计和制造，确保电池内部的隔热层和热敏传感器的良好封装，以提高电池的热管理能力。

其次，建立完善的监测与保护系统，及时检测电池的温度、电流、电压等参数，当参数异常时进行报警和保护。

此外，开展合理的电池充放电控制，避免过充和过放，减少热失控的风险。

最后，通过安全教育和培训，提高用户对电池安全的意识和应对能力，避免人为因素引发的事故。

综上所述，车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控是电动汽车发展过程中亟待研究的重要方向。

大型磷酸铁锂电池高温热失控模拟研究

的热失控特征和温度分布。研究结果表明在 140 ℃和 145 ℃时电池未发生热失控，其他工况下电池均发生热失
控，且环境温度越高，电池发生热失控的时间越早，温升速率加快。此外，通过对热失控各副反应分解浓度分
析得知，未发生热失控情况下只发生了 SEI 膜和负极的分解反应，而正极与电解液的反应是造成电池热失控的主
通信作者：王青松，教授，主要从事火灾安全领域相关研究，E-mail：
pinew@。
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第1期
梅文昕等：大型磷酸铁锂电池高温热失控模拟研究
203
that only the decomposition of the solid electrolyte interphase layer and anode occurred in the nonthermal runaway cases. The reaction between the cathode and the electrolyte is the main cause of
elevated temperatures. This paper presents the study of 109 A·h large-scale lithium iron phosphate
power batteries, and an oven thermal runaway model at six different temperatures (140 ℃ , 145 ℃ ,
要诱因。最后通过对比发生热失控和未发生热失控情况下电池的温度分布，发现未发生热失控条件下电池温度
分布均匀，而发生热失控时电池温度均匀性变差。同时发现高环境温度下电池的热失控更为剧烈，温度分布极

ul 热失控标准

锂离子电池热失控标准研究一、引言锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命和无记忆效应等优点，广泛应用于电动汽车、电子设备等领域。

然而，随着锂离子电池的广泛应用，其安全问题也日益突出。

热失控是锂离子电池安全问题的主要表现之一，可能导致电池起火甚至爆炸。

因此，研究锂离子电池热失控标准对于保障电池安全具有重要意义。

二、锂离子电池热失控机理锂离子电池热失控主要是由于电池内部短路、过充、过放、外部加热等因素导致电池内部温度升高，引发连锁反应。

当电池内部温度达到一定程度时，电池内部的电解质、隔膜等材料会发生热分解，产生大量热量和气体，进一步加剧电池的温升。

当温度持续升高，电池的正负极材料也会发生热分解，释放更多的热量，最终导致电池起火或爆炸。

三、锂离子电池热失控标准研究现状目前，国内外已经制定了一些关于锂离子电池热失控的标准，如UL 2580、UN 38.3、GB 31241等。

这些标准主要规定了锂离子电池在不同条件下的热失控测试方法和判定依据。

例如，UL 2580标准规定了锂离子电池在过热条件下的热失控测试方法，通过模拟电池在高温环境中的工作情况，检测电池是否发生热失控。

UN 38.3标准则规定了锂离子电池在运输过程中的安全要求，包括电池在不同温度下的热稳定性等。

GB 31241标准则主要针对便携式电子产品用锂离子电池的安全性能进行了规定。

四、锂离子电池热失控标准存在的问题虽然现有的锂离子电池热失控标准在一定程度上保障了电池的安全性能，但仍存在一些问题。

首先，不同标准之间的测试方法和判定依据存在差异，导致测试结果的可比性较差。

其次，现有标准主要关注电池在特定条件下的热失控情况，而实际使用过程中电池可能面临多种复杂环境因素的影响，如机械滥用、电滥用等。

因此，需要进一步完善锂离子电池热失控标准体系，提高标准的针对性和实用性。

五、完善锂离子电池热失控标准的建议针对现有锂离子电池热失控标准存在的问题，提出以下建议：1. 加强不同标准之间的协调与统一：建立国际统一的锂离子电池热失控测试方法和判定依据，提高测试结果的可比性。

锂离子电池热失控过程

锂离子电池热失控过程锂离子电池是现代电子设备和电动车等广泛应用的重要电源。

但是，由于其容易发生热失控反应，其应用场景会受到一定限制，影响其发展速度。

因此，进一步了解锂离子电池的热失控过程非常重要。

一、锂离子电池的构成锂离子电池的基本构成是正极、负极、隔膜和电解液。

正极是由锂、过渡金属氧化物和碳酸物质构成。

负极是由石墨、金属锂和锂合金等物质构成。

隔膜是由聚合物、陶瓷或复合材料制成。

电解液通常是有机溶液，由碳酸酯、聚醚、酮等组成。

二、锂离子电池热失控的原因锂离子电池热失控的原因是电池内部的热效应过于剧烈无法承受，导致电池内部出现极度的高温，导致正负极材料的分解和电解液异常剧烈的反应。

通常，锂离子电池的热失控可以由以下原因引起：（1）过充或过放：如果电池充电的时间过长或者其放电的深度太大，电池的内部结构就会发生变化。

正极和负极上的材料可能会被过度氧化或过度还原，生成高温和有害的气体，导致热失控。

（2）过渡金属的析出：如果电池内部的过渡金属被过氧化或者快速的沉积，就会导致电池内部的温度升高，进而引起热失控。

（3）电解液的分解：在高温和高压的情况下，电解液中的混合物可能会发生分解和分解产物的燃烧，从而导致电池的热失控。

三、锂离子电池的热失控过程当电池内部温度处于一个可以接受的范围内时，电池在使用时是安全的。

但是，一旦电池开始发生热失控时，它很快就会引起极度不稳定的反应，将电池从一个相对平静的状态转变为一个极度暴力的状况。

通常，锂离子电池的热失控会经过以下过程：（1）晶体外壳崩溃，电极短路当电池内部发生热失控时，其内部产生的高温和高压很快就会引起电池表面的晶体外壳崩溃。

这会导致正负极之间的短路，因此在这一阶段，电池内电流会迅速增加。

（2）电解液极度加热电解液是导电性很强的物质，当电极短路后，电解液中的离子很快就会开始跑动。

这将导致电解液受热，并从而生成大量的热能。

如果这一步骤未及时处理，电池内的热能将会呈几何级数加大。

车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控

车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控一、本文概述随着新能源汽车市场的迅猛发展和普及，车用锂离子动力电池作为其核心动力源，其安全性和稳定性日益受到人们的关注。

然而，近年来车用锂离子动力电池热失控事件频发，给人们的生命财产安全带来了严重威胁。

因此，深入探究车用锂离子动力电池热失控的诱发与扩展机理，建立准确的热失控模型，以及研发有效的防控措施，已成为当前新能源汽车领域亟待解决的关键问题。

本文旨在全面系统地研究车用锂离子动力电池热失控的诱发与扩展机理，通过建立精确的热失控模型，为防控策略的制定提供科学依据。

文章首先将对车用锂离子动力电池的基本结构和工作原理进行简要介绍，然后重点分析热失控的诱发因素，包括电池内部短路、外部热冲击等。

在此基础上，深入探讨热失控的扩展过程，包括热失控的链式反应、热量传递与扩散等机制。

为了更好地理解热失控现象，本文将建立车用锂离子动力电池的热失控模型。

该模型将综合考虑电池内部化学反应、热传递、材料性能等因素，以揭示热失控过程中的关键参数和影响因素。

通过模型验证和仿真分析，可以为防控策略的制定提供有力支持。

本文将提出一系列有效的防控措施，旨在降低车用锂离子动力电池热失控的风险。

这些措施包括优化电池设计、提升电池材料性能、加强电池管理系统智能化等。

通过实施这些措施，有望为新能源汽车的安全运行提供有力保障。

本文的研究成果不仅对于提升车用锂离子动力电池的安全性具有重要意义，同时也为新能源汽车产业的可持续发展提供了有力支撑。

二、锂离子动力电池热失控诱发机理锂离子动力电池的热失控是一个复杂的过程，涉及电池内部的多个物理和化学变化。

理解这些变化及其相互作用对于预防和控制热失控至关重要。

热失控的诱发机理主要包括电池内部短路、电池滥用、外部热源、材料老化和制造缺陷等。

电池内部短路：电池内部短路是热失控最常见的诱发因素之一。

这可能是由于电池内部隔膜的损坏、锂枝晶的生长或电池内部的金属杂质等原因导致的。

《锂离子电池电热失控问题研究国内外文献综述3600字》

锂离子电池电热失控问题研究国内外文献综述目录锂离子电池电热失控问题研究国内外文献综述 (1)1国内外锂离子电池研究历程 (1)12不同荷电状态下受热的锂离子电池热失控研究 (3)参考文献 (4)1国内外锂离子电池研究历程锂离子电池作为清洁、无污染的新型储能装置成为诸多领域的主要动力供应源，其在日常应用过程中会遇到的普遍问题即为电池容量的衰减致使的电池老化，导致容量衰减较为常见的因素有电池的长循环充放电、过充过放等，这由锂离子电池的正负极材料及工作原理决定。

在目前国内外开展的研究工作中，对锂离子电池循环过充放电及电极材料的影响机理的研究取得了一定进展。

长循环或者以较大电流充放电时会引起锂离子电池内阻发生变化。

在实际应用中，由于各种人为原因，锂离子的电池通常会过度充电或过度放电。

因此，对锂离子电池的过充和过放进行研究，不仅可以弄清电池在过充和过放过程中的热行为，而且可以加深对锂离子电池过充和过放热失控原因的认识，掌握失控发热的主要原因。

国内学者对过充锂离子电池的热失控安全性进行了系统的研究。

2017年，叶佳娜[13]通过定量测定过充和热失控的临界条件，从三个方面研究了电池过充和热失控的机理，为锂离子电池的工业应用提供了理论依据和技术支持。

顾宗玉等人[14]于2018年对锂离子电池在过充条件下的热失控爆炸事故进行了研究，选取了100%SOC、50%SOC和0%SOC的电池进行实验，得出了随着荷电状态的变化，锂离子电池热失控反应后的痕迹特征有很大的不同的实验结论。

2019年，朱晓庆等[15]以锂离子动力电池单体为研究对象,研究其在不同充电倍率条件下的行为特性。

结论指出充电倍率的增大会使锂电池热失控峰值温度及电压都升高，其研究为锂离子电池的安全性设计及如何管理电池故障提供了建议。

事实上，关于过充放电对锂离子电池安全性能的影响国外也进行了许多相关的研究。

2019年，Huang等[16]研究了不同的电池封装方式对锂离子电池过充电时的热失控行为的影响。

锂离子电池的热失控及安全性分析

锂离子电池的热失控及安全性分析一、锂离子电池的介绍锂离子电池是一种主要应用于便携式电子设备、电动汽车等领域的电池，因其高能量密度、长使用寿命、重量轻等优点，使得其被广泛应用。

锂离子电池是指以锂离子为正极电极材料的电池，其正负极由不同材料组成，通过电极间的离子交换来储存和释放能量。

二、锂离子电池的热失控锂离子电池的热失控是指在异常情况下电池内部发生自身反应，不可逆的产生大量热量和气体，最终导致电池爆炸和火灾的现象。

热失控的原因主要有以下几个方面：1.设计和制造缺陷。

电池在设计和制造时存在缺陷，比如电池内部正负极隔膜的损坏或者不存在，正极物质的含量过高等，这些因素都会加剧热失控的风险。

2.过充和过放。

电池充放电过程中，如果充电过度或者放电过度，就会发生热失控的现象。

3.温度过高。

在高温环境下，锂离子电池的热失控风险会大大增加。

三、锂离子电池的安全措施针对锂离子电池的热失控现象，目前已经有了一系列的安全措施，包括：1.电池设计和制造中的安全措施。

电池设计和制造中，需要考虑到电池的热失控因素，采取相应的措施来控制风险。

例如，在电池内部加装隔膜来避免正负极的直接接触。

2.电池的充放电和使用过程中的安全措施。

电池在充放电过程中，需要通过充放电管理系统来控制电池的电量，并及时停止充电或者放电，避免造成热失控。

同时在使用过程中，需要注意不要让电池过度受热或者受力。

3.热失控事件处理措施。

如果发生了锂离子电池的热失控事件，需要及时采取应对措施，如用泡沫灭火器将火源扑灭，以及尽量远离火灾现场，避免被火灾伤害。

四、结语锂离子电池是一种广泛应用的电池，但是其热失控问题也一直是人们所关注的领域。

对于热失控现象，需要从电池的设计和制造、使用以及应对方面做好相应的安全措施，从而有效地减少热失控事件的发生。

基于Comsol的锂电池模组热失控仿真研究

基于Comsol的锂电池模组热失控仿真研究
程露;柳亮;叶国骏;唐琼
【期刊名称】《武汉工程职业技术学院学报》
【年(卷),期】2024(36)1
【摘要】随着越来越多纯电动车安全事故的发生,锂电池的热安全性引起越来越多的关注。

论文基于Comsol软件,对锂电池包建立集总模型,用外部试验测得的参数模拟内部电芯的电化学特性,研究电池包内部某一电芯热失控状态下,电池包其他电芯热失控状态以及整个电池包热失控蔓延的过程。

电池SOC即荷电状态,用来反映电池的剩余容量,研究发现SOC越大,热失控蔓延的现象越严重。

集总模型建模仿真结果显示SOC越小,电压下降的趋势也越明显。

【总页数】4页(P1-4)
【作者】程露;柳亮;叶国骏;唐琼
【作者单位】武汉交通职业学院;东风汽车公司技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】U462.2
【相关文献】
1.模组箱体空间内磷酸铁锂电池热失控及其传播行为研究
2.基于气压信号突变探测的液冷型磷酸铁锂电池模组热失控预警研究
3.基于Comsol锂离子模组热失控及散热模型仿真
4.气凝胶毡抑制磷酸铁锂电池模组热失控蔓延特性研究
5.基于COMSOL的锂离子电池热失控仿真研究
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锂离子电池热失控

锂离子电池组热失控传播研究
Kizilel Riza, Sabbah Rami, Selman J. Robert, et al. An alternative cooling system to enhance the safety of Li-ion battery packs. Journal of Power Sources, 2009, 194: 1105-1112.
主动喷淋热交换方式控制电池组热失控传播
锂离子电池组热失控传播控制技术
PANASONIC US 20150010794A1
锂离子电池组热失控传播控制技术
AC PROPULSION US 20110091749A1
锂离子电池组热失控传播控制技术
控制办法
1.降低热失控电池对周边电池热影响的热失控传播控制技术
热隔离方式控制电池组内热失控的传播高温喷射物质疏导方式控制电池组内热失控的传播 2.快速带走热失控电池释放热量的热失控传播控制技术被动热传导方式控制电池组内热失控传播
主动喷淋热交换方式控制电池组内热失控传播
锂离子电池组热失控传播控制技术
INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE US 20110159340A1
锂离子电池组热失控传播研究
Kizilel Riza, Sabbah Rami, Selman J. Robert, et al. An alternative cooling system to enhance the safety of Li-ion battery packs. Journal of Power Sources, 2009, 194: 1105-1112.
锂离子电池组热失控传播研究

锂离子电池热失控过程!不同种类锂电池热失控反应动力学机制研究

锂离子电池热失控过程!不同种类锂电池热失控反应动力学机制研究导读：锂电池的安全性是动力电池最关注的问题之一。

电池的安全性和电池组的设计、滥用条件有很大关系。

对于单电池来讲，安全性除了和正极材料有关，与负极，隔膜以及电解液都有很大关系。

锂离子电池热失控过程
电池热失控都是由于电池的生热速率远高于散热速率，且热量大量累积而未及时散发出去所引起的。

从本质上而言，“热失控”是一个能量正反馈循环过程：升高的温度会导致系统变热，系统变热后温度升高，又反过来让系统变得更热。

不严格的划分，电池热失控可以分为三个阶段：
锂离子电池热失控过程图
不同种类锂电池热失控反应动力学机制研究
第1阶段：电池内部热失控阶段
由于内部短路、外部加热，或者电池自身在大电流充放电时自身发热，使电池内部温度升高到90℃～100℃左右，锂盐LiPF6开始分解；对于充电状态的碳负极化学活性非常高，接近金属锂，在高温下表面的SEI膜分解，嵌入石墨的锂离子与电解液、黏结剂会发生反应，进一步把电池温度推高到150℃，此温度下又有新的剧烈放热反应发生，例如电解质大量分解，生成PF5,PF5进一步催化有机溶剂发生分解反应等。

第2阶段：电池鼓包阶段
电池温度达到200℃之上时，正极材料分解，释放出大量热和气体，持续升温。

250-350℃嵌锂态负极开始与电解液发生反应。

第3阶段：电池热失控，爆炸失效阶段
在反应发生过程中，充电态正极材料开始发生剧烈分解反应，电解液发生剧烈的氧化反应，释放出大量的热，产生高温和大量气体，电池发生燃烧爆炸。

车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控

车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控引言车用锂离子动力电池作为新能源汽车的核心部件，具有高能量密度、长寿命和环境友好等优势。

然而，在长时间使用或异常情况下，锂离子动力电池可能会出现热失控的情况，导致严重的安全问题。

不了解热失控的诱发与扩展机理，不能有效地进行建模与防控，这将对新能源汽车的发展带来重大障碍。

一、热失控的诱发机理1. 过充电与过放电过充电和过放电是引发锂离子动力电池热失控的主要原因之一。

过充电会引起电池内部发生副反应，产生大量热量，导致电池温度升高；过放电会导致锂离子析出金属锂，形成锂枝和锂塑料，造成电池内短路并升温。

2. 电池内部短路电池内部短路是热失控的另一个主要诱发因素。

当电池内部发生结构破坏、电解液泄露或隔膜被破坏时，正负极之间会发生短路，导致电池温度升高，并且可能引发火灾。

3. 外部因素的影响外部因素，如高温环境、机械撞击、震动和电池老化等，也会引发锂离子动力电池的热失控。

高温环境会增加电池内部自发热的速率，机械撞击和震动会导致电池内部物质的移位和损伤，电池老化会导致电池内部结构和材料的退化。

二、热失控的扩展机理一旦锂离子动力电池发生热失控，温度升高快速释放的大量热量将会导致热失控的扩展。

在扩展过程中，主要有以下机理：1. 热反应的链式反应锂离子动力电池的热失控是一个自加速的过程。

在高温下，电池内部发生的自燃和爆炸反应产生更多的热量，进一步加剧电池的热失控，形成链式反应。

2. 气体生成与扩散电池内部的热失控过程中，会产生大量的气体，如氢气和氧气等。

这些气体的生成和扩散会加速电池的扩展过程，导致火灾和爆炸的发生。

3. 热通道和热传导热通道和热传导是热失控扩展的重要机理之一。

电池内部结构的设计、材料的选择以及电池组的组装方式会影响热通道的形成与热传导的速率，进而影响热失控的扩展速度和范围。

三、建模与防控策略建立准确的锂离子动力电池热失控模型是进行防控的基础。

车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控

车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控一、本文概述1、车用锂离子动力电池的重要性和应用背景随着全球对环保和可持续发展的日益关注，新能源汽车，特别是电动汽车（EV）在全球范围内得到了广泛的推广和应用。

作为电动汽车的核心组件，车用锂离子动力电池的性能和安全性直接影响着整车的运行效率和乘客的安全。

因此，深入研究和理解车用锂离子动力电池的热失控诱发与扩展机理、建模与防控技术，对于推动电动汽车行业的健康发展，提高电池系统的安全性和可靠性，具有重大的现实意义和理论价值。

车用锂离子动力电池以其高能量密度、长寿命、无记忆效应等优点，成为新能源汽车领域的主流选择。

然而，随着电池技术的不断进步和应用范围的扩大，电池安全问题也逐渐凸显出来。

特别是在高温、过充、短路等极端条件下，电池内部的热失控反应可能会迅速扩展，导致电池起火甚至爆炸，严重威胁到乘客的生命安全。

因此，对车用锂离子动力电池的热失控诱发与扩展机理进行深入研究，有助于我们更好地理解电池安全问题的本质，为电池设计、制造和使用提供科学的理论依据。

通过建立精确的电池热失控模型，我们可以对电池的安全性进行定量评估，为电池管理系统的设计和优化提供重要的参考。

研发有效的电池热失控防控技术，也是提高电池安全性和推动电动汽车行业可持续发展的重要途径。

车用锂离子动力电池的重要性和应用背景使得对其热失控诱发与扩展机理、建模与防控技术的研究成为了当前新能源汽车领域的热点和难点问题。

只有不断深入研究和探索，才能为电动汽车行业的健康发展提供坚实的技术支撑。

2、热失控问题的严重性和研究意义随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车以其环保、节能的优势，逐渐成为汽车市场的新宠。

其中，锂离子动力电池作为新能源汽车的核心部件，其性能与安全性直接关系到车辆的运行效率和乘客的生命安全。

然而，锂离子动力电池在充放电过程中，由于内部化学反应的复杂性以及外部环境因素的影响，存在着热失控的风险。

锂离子电池热失控多米诺效应实证研究

锂离子电池热失控多米诺效应实证研究张青松;姜乃文;罗星娜;曹文杰【摘要】针对锂离子电池热失控多米诺效应模型未进行实验验证导致可信度低问题,设计搭建了锂离子电池热失控实验舱.围绕锂离子电池热失控多米诺效应模拟存在的三个突出问题,设计实验方案开展实验验证研究.通过实验数据与模拟对比分析,证实一节锂离子电池热失控可以触发多米诺效应使全部锂电池发生热失控;针对模拟存在燃爆时间点比实验提前35.7％、层级燃爆时间间隔比实验增长30.97％,燃烧持续时间比实验减少31.82％的缺陷,提出在模拟中增加外部网格的改进意见;通过实证研究改进后的锂电池热失控多米诺效应模拟模型可用于工程实际.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)010【总页数】5页(P252-256)【关键词】多米诺效应;实验验证;模拟;热失控;锂离子电池【作者】张青松;姜乃文;罗星娜;曹文杰【作者单位】中国民航大学安全科学与工程学院,天津300300;中国民航大学安全科学与工程学院,天津300300;中国民航大学安全科学与工程学院,天津300300;中国民航大学安全科学与工程学院,天津300300【正文语种】中文【中图分类】X932近年来，锂离子电池凭借其容量高、循环寿命长、输出电压高、无记忆效应、可快速充放电、无环境污染等优势使其应用越来越广泛[1]。

但锂电池火灾却难以被像哈龙这样的灭火剂扑灭[2]。

美国FM公司进行过大规模的锂电池实验表明，锂电池电解液达到180 ℃时电池会发生热失控[3]。

WANG Qing-song等[4]的研究发现，随着温度的升高，锂电池发热量成指数形式增长，而自然对流导致的散热成线性增加。

如果散热不及时，热量将会积累，当累积到一定程度将引发电池热失控。

陈玉红等[5]对电池燃爆机理进行了研究，提出并分析了电池在加热、过充、短路等状态下的爆炸机理，并提出了解决电池爆炸问题的具体措施。

张青松等[6]对空运条件下，不同电量的锂电池热稳定性做了研究，提出了一些安全限制措施。

锂离子电池热失控仿真研究

锂离子电池热失控仿真研究高鸿涛1　邝男男2　赵光磊21.广汽菲亚特克莱斯勒汽车有限公司　广东省广州市　5100002.中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司　天津市　300300摘要：本文以60Ah的NCM811软包锂离子电池为研究对象，采用数值模拟的方法研究了加热条件下锂离子电池的热失控行为。

基于锂离子电池热失控的副反应机理以及热传导理论，建立单体电池绝热热失控模型，模型误差小于2%。

设计相关试验测试单体电池热失控过程中的产气特性，以单体电池绝热热失控模型为基础，建立外部加热条件下的热失控模型，模型误差小于5%，且模型模拟了锂离子电池热失控过程中的烟气喷射行为。

本文所建立的模型为后续研究人员研究电池热失控过程中的烟气扩散行为奠定的基础。

关键词：锂离子电池　热失控　热失控模型　烟气喷射1　引言当今世界格局正在发生巨大变革，环境污染的问题也日趋严峻，能源的利用形式也在发生重大转变[1]。

发展高效的电化学储能技术，是践行可持续发展的重要环节，其中以电动汽车市场最为繁荣[2]。

锂离子电池因其电压平台高、循环寿命长、能量密度高、自放电率小等优点，被广泛应用于新能源电动汽车领域[3]。

但是，由于锂离子电池的高能量密度以及其内部电解液的可燃性，锂离子电池在使用过程中频繁发生热失控，导致电动汽车发生起火自燃事故，危害乘员的财产和生命安全[4-5]。

因此，非常有必要开展锂离子电池热失控方面的研究。

锂离子电池的热失控主要分为热滥用、机械滥用、电滥用三种方式[6]。

热滥用指由于外部温度过高导致电池内部活性材料发生放热的化学反应，进而引发热失控；机械滥用指电池由于外部的挤压、碰撞等恶劣条件引发的热失控；电滥用指由于过充电、过放电以及短路等恶劣条件引发的热失控[7-8]。

目前学者们针对上述三种引发热失控的滥用条件均展开了不同程度的研究。

针对热滥用工况，研究者们通常使用绝热加速量热仪来研究电池热失控过程中的温度特性，分析电池在整个热失控过程中释放的热量；此外，使用加热片加热触发电池热失控的方法也被广泛应用，其经常用于模拟新能源汽车电池系统真实工况下的热失控及热扩散行为[9-11]。

锂离子电池热失控过程温升速率

锂离子电池热失控过程温升速率说到锂离子电池，咱们平常可离不开它，手机、笔记本、平衡车，甚至电动汽车，都在悄悄地靠它充电呢。

你可能会觉得，锂离子电池挺靠谱的，充电快、续航长，可为什么总是听说它们“爆炸”啊、热失控什么的？你别小看这个“热失控”哦，别看名字听起来就像科幻电影里的情节，它可是有着很强的“现实感”。

说白了，就是电池在某些情况下会因为温度升高，发生一连串的化学反应，搞得电池像是要发火一样，直接变成“热锅上的蚂蚁”，啥也控制不住了。

一旦锂电池发生热失控，温度就会飙升，速度那是杠杠的，简直比某些人做事时的冲动还要迅猛！我给你打个比方吧，想象一下你在家里做饭，锅里一开始煮的是水，没什么大不了的，可突然有一天你忘记开火了，水变得越来越热，锅底也跟着发烫，结果锅盖砰的一声就被冲飞了。

其实锂离子电池也是类似的，它会经历一个温度逐步升高的过程，直到某个点，电池里的化学反应开始加速，压力骤然增加，连电池的外壳都可能会被炸裂，电池的内容物可能会泄露出来，甚至冒烟起火！说实话，简直让人有点头皮发麻，吓得你从椅子上跳起来。

那这个“温升速率”到底是什么鬼？简单来说，它就是锂电池在热失控过程中，温度上升的速度。

这个速度可是一个非常重要的指标，因为温度上升得太快，电池就根本来不及散热，化学反应越加剧，后果就越严重。

你可以想象，就像煮开水的速度，如果火候掌握得不对，水没多久就会溢出来，弄得一团糟。

而在锂电池的世界里，热失控也是如此。

它从电池内部的微小变化开始，温度一点一点地上升，直到最后爆发。

至于这个过程有多快，嗯，不容小觑，最快的速度甚至会让你眼睛眨一下就错过了。

说实话，这个问题在一些高压、高能量密度的电池中更是个麻烦。

你想想，电动汽车的电池可比我们日常手机电池大得多，电量也高得多。

更有意思的是，电池一旦在温度过高的环境下工作，问题就会变得更加棘手。

这可不是说把电池放在高温的太阳底下就完事了。

你知道嘛，电池内部其实是有一定的温度限制的，超出了它的舒适区，它就会像个暴脾气的人，立马爆发。

锂离子动力电池针刺滥用热失控仿真计算

LI Dinggen1，ZOU Shibo1，ZHENG Junlin2，TAO Huan1
（1. School of Energy and Power Engineering，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China； 2. Naval Representatives Office in 701 Research Institute，Wuhan 430074，China）
Abstract：Aiming at the unclear heat sources and heat changes in lithium-ion power batteries under the condition of nail penetration thermal runaway，a simulation scheme of thermal runaway based on the annular temperature measurement method was put forward. With the ternary soft pack lithiumion battery as the research object，a thermal model of battery nail penetration was established using COMSOL Multiphysics software. By comparing the curves of heat production and temperature in different annular regions，the heat sources were analyzed. The effects of different needling radius on the heat release rate at the penetration point and the battery temperature change were explored. The results show that during thermal runaway the heat comes mainly from the huge energy released from the decomposition of the internal active materials at high temperature. Within a certain range，the smaller needle radius leads to the greater heat release rate at the penetration point and the higher battery temperature. Keywords：lithium-ion power battery；nail penetration thermal runaway；ring temperature measure-ment； needling radius

锂离子电池针刺热失控仿真研究

锂离子电池针刺热失控仿真研究谭春华;符泽卫;朱冠华;唐有根;李季【摘要】锂离子电池短路安全性能与电池材料及电池短路产热-散热平衡关系密切相关.选取针刺实验方法,并用电热模型对温升过程进行分析,将实测电池热失控温升与模型中温升进行对比,确定失控前期针刺短路电流大小与温升速度关系.研究发现电池针刺后未剧烈热失控情况下,温升速度较符合短路电流导致的温升,并对比三种正极材料动力电池针刺短路电流及温升速度,确定容量为10～15 Ah动力电池针刺短路电流在30C以内,70 s内不容易出现快速起火燃烧,电池能量密度越高,电池针刺温升越快.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)011【总页数】4页(P1604-1607)【关键词】热仿真;安全性;针刺【作者】谭春华;符泽卫;朱冠华;唐有根;李季【作者单位】中南大学,湖南长沙410083;云南锡业集团(控股)有限责任公司,云南昆明650106;云南锡业集团(控股)有限责任公司,云南昆明650106;云南锡业集团(控股)有限责任公司,云南昆明650106;中南大学,湖南长沙410083;云南锡业集团(控股)有限责任公司,云南昆明650106【正文语种】中文【中图分类】TM912.9锂离子电池作为一种最具前景的储能及动力电池，人们对其应用具有非常高的期望。

目前锂离子电池安全隐患主要表现为电池内、外部因素导致的瞬间产热量大，引发电池内部电化学能量释放、SEI膜分解、正负极与电解液反应，乃至隔膜、电解液、集流体燃烧[1-2]。

近年来，为更好地对锂离子电池热失控进行精准的实验及数值化研究，实验方法从最初的对单体电池进行安全性能测试，到对电池模组进行热失控及热失控传播研究[3]；热失控模型研究更是层出不穷[4-5]。

观察手段已经从最开始的表面温度成像发展到3D热成像追踪技术[6]，来追踪电池爆炸过程内部变化。

笔者认为过于复杂的研究手段不利于企业进行性能评估，因此采用最基础的温度采集及电-热模型对电池热失控进行定量分析。

COMSOL Multiphysics对锂离子电池的热失控模拟

COMSOL Multiphysics对锂离子电池的热失控模拟newmaker仿真揭示了，放热条件可能导致热引燃。

在锂离子电池的开发过程中，安全设计与评估在预防热失控引起的着火等问题中发挥着重要的作用。

我们使用模拟技术，如COMSOL Multiphysics来了解各种现象对锂离子电池的影响，评估电池的安全性。

本文介绍了一种建模的方法来测试在锂电池里的化学反应放热的安全性。

“如果释放的热量比由内部和外部放热产生的热量大，电池将会是热稳定的状态。

如果释放的热量少，温度就会稳步上升并导致热失控。

”我们的模拟着眼于使用热分析来评估热失控条件。

考虑了三种放热形式：使用加热箱和加速量热仪（ARC）的外部加热化学反应（热降解反应，燃烧等）产生的内部热量，和热（热传导、辐射）。

如果释放的热量比由内部和外部放热产生的热量大，电池将会是热稳定的状态；如果释放的热量少，温度就会稳步上升，并将导致热失控。

在加热试验的模拟中，外部热源使用加热箱供热。

图1.活性材料的热化学反应DSC测量一种反应热模型当模拟化学反应产生的内部热时，有几个物理现象必须考虑。

首先，分离膜和电解质的热降解，这将影响电导率。

其次，负极的电解质反应，涉及多种反应，不能用单一反应来描述。

本研究中，反应分两步进行：固体电解质接触面（SEI）和通过SEI的负极电解质反应。

最后，在模型中也包含了正极电解质反应。

“COMSOL Multiphysics是电池分析的理想平台。

”表1.分析条件（18650圆柱形电池）我们进行了一系列在匀速升温的化学反应的差示扫描量热仪分析（DSC）来获得参数拟合的反应热模型。

图1显示的是一个DSC测量的例子，一个1小时温度升高的过程（5°C/分钟），其中正电极是LiCoO2，负电极是碳，电解液是一种碳酸乙烯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）的混合物。

从图一中DSC测量的结果看出，生热率系数——单位时间单位体积产生的热量——随温度变化的曲线。