动力电池热失控蔓延及其控制研究

本论文的核心研究：针对高镍软包动力电池热失控蔓延问题，通过实验与数值建模结合，系统研究了单体、模组和整包系统的热蔓延机制及抑制策略。
不得不说，该篇文章值得学习。
本研究以韩国 LG 公司某型号 NCM811 软包锂离子电池为研究对象，该电池因在商业领域具有广泛应用基础而具备典型研究价值。电池额定容量为71Ah，其单体电芯的具体形貌特征如图 2.1所示。

现在将主要结论写一下：

单体热失控特性

文章界定了热蔓延温度边界（T1=95.5℃, T2=157.1℃, T3=875.7℃），揭示热失控剧烈喷发产热量占比超89%，质量损失率>40%。
探明产气规律：SOC升高时CO₂减少、可燃气增加（100% SOC产气126L，峰值22L/s），可燃气占比75%（CO占30.5%），混合烟气爆燃下限仅5.9%，易燃易爆。

模组蔓延机制与模型优化

高温烟气射流诱发模组内无序蔓延，与射流燃爆形成正反馈，火焰速度达105.41m/s，局部温度高达1370℃。
提出质量损失线性假设，简化模型（等效热阻/颗粒传热/喷口速度阶跃函数），提升计算效率与精度。

电池包防护设计

论文应用仿真模型快速获取有效阻断热蔓延的隔热材料参数边界，为防护方案设计提供理论指导。揭示包内烟气涡流导致无序蔓延，隔热材料需导热系数≤0.05W/(m·K)。

复合相变材料（吸热-散热）比气凝胶毡（仅隔热）更有效：降低峰值温度与蔓延速度，延缓蔓延29分钟，周围模组温度<80℃。

多维安全控制策略

建立”热-气-电”三维防护：复合相变材料布控降低烟气温度与流速；结构优化抗喷发压力（防形变/熔穿）；确定最小击穿电压130V（防颗粒诱导电弧）。
融合特征气体扩散速率的预警算法，比单一气体浓度预警提前18%，比电压信号提前50%。