电动汽车锂电池热失控发生诱因及抑制手段研究进展
电动汽车锂电池内短路诱发热失控的机理
电动汽车锂电池内短路诱发热失控的机理1 引⾔新能源汽车的动⼒来源⼤多是由锂离⼦电池组成的动⼒电池系统，在实际使⽤过程中可能会发⽣机械滥⽤（如碰撞、挤压、穿刺、振动等）、电⽓滥⽤（如过充电、过放电等）和热滥⽤等滥⽤情况，从⽽诱发热失控现象。
⽽这三种滥⽤情况发⽣过程中⼏乎都会伴随电池内短路的发⽣。
为深⼊研究电池热失控机理，防⽌热失控现象的发⽣，本⽂研究了动⼒电池内短路诱发热失控的机理及相关的抑制⼿段。
2动⼒电池内短路发⽣的诱因内短路是指电池单体由于隔膜失效⽽导致正负极直接接触的现象。
造成动⼒电池内短路发⽣的诱因主要分为三种，第⼀种为外部滥⽤造成的内短路，例如挤压、穿刺等机械滥⽤造成隔膜的形变和撕裂，过充电、过放电等电⽓滥⽤产⽣的枝晶刺穿隔膜，以及热滥⽤造成的⾼温使隔膜发⽣收缩和折叠。
第⼆种是电池制造过程中因材料含有的⾦属杂质、环境中的粉尘、模切时产⽣的⽑刺等问题导致电池缺陷。
第三种是电池在应⽤过程中过于频繁地进⾏低温充电或充电电流过⼤导致负极表⾯析锂，从⽽导致内短现象的发⽣。
第⼆种和第三种情况产⽣的内短路程度⼀般⽐较轻微，且产⽣的热量很少，不会⽴即触发热失控。
3动⼒电池内短路诱发热失控机理电池发⽣内短路时根据⾃放电速率和产热速率可分为三个不同的演化阶段（图1）。
内短路前期，电池发⽣了⾮常缓慢的⾃放电现象，其发展具有⾃限性，过程中⼏乎没有热量产⽣，这时电池的压降⼗分缓慢，且⼏乎没有温升；内短路中期，由于热量开始聚集，电池的内短路现象开始变得明显，电压下降速率变⼤，温度快速升⾼；内短路后期，温度达到了隔膜的⽡解温度，电池内短路加剧，放热链式反应发⽣，温度异常升⾼，隔膜进⼀步的⽡解，造成⼤⾯积内短路，从⽽使电池不可遏制地发⽣了热失控，其表现为电压消失、温度急剧上升。
4动⼒电池内短路抑制⼿段针对动⼒电池内短路的发⽣诱因和其演化机理，内短路的抑制⼿段主要从电芯设计及制造、BMS管理两⽅⾯采取措施。
4.1电芯设计及制造为防⽌内短路的发⽣，对单体电芯⽽⾔，可实施的抑制⼿段主要有电芯结构设计优化、电芯材料改性以及严格控制制造⼯艺三⽅⾯进⾏。
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是指在电池运行过程中，由于某些原因导致电池内部产生异常的高温，进而引发连锁反应，造成电池剧烈放热，并可能导致爆炸、火灾等严重后果。
针对这一问题，本文将探讨车用锂离子动力电池热失控的诱发与扩展机理，同时研究建模与防控措施，旨在提高电池系统的安全性和可靠性。
首先，我们来分析车用锂离子动力电池热失控的诱发机理。
主要有以下几个原因：首先是电池内部存在缺陷，例如正负极之间的隔膜存在刺穿、损坏等，导致电池内部短路，进而引发高温；其次是电池过充、过放以及过充放电不均衡等操作不当，使得电池内部产生过多的内热，超过了电池散热的能力，引发热失控；第三是外部环境因素，例如高温环境下使用电池、碰撞等也可能导致电池热失控。
其次，我们需要了解车用锂离子动力电池热失控的扩展机理。
一旦电池内部出现热失控，高温会引发正极材料和电解液的分解，产生大量气体，进一步导致电池内部压力增大，并可能产生爆炸、火灾等危险。
在电池失控过程中，电极的物理和化学性质会发生变化，导致电池内部的热量释放迅速增加，形成热失控螺旋上升。
为了更好地研究车用锂离子动力电池热失控，建模是必不可少的工具之一。
通过建立数学模型，可以模拟电池内部的物理、化学过程，预测电池在不同工况下的温度、压力等参数。
基于模型，可以对电池系统进行评估和优化设计，提前预知电池热失控可能出现的情况，制定相应的防控策略。
最后，为了防控车用锂离子动力电池热失控，我们需要采取一系列措施。
首先是完善电池系统的安全设计，包括隔膜的优化设计、电池内部散热结构的改进等。
其次是优化电池管理系统，确保电池的充电、放电过程均衡稳定，避免过充或过放。
此外，还需要加强对电池的监测与检测，及时掌握电池的健康状态，以便预测和预防潜在的热失控问题。
总之，车用锂离子动力电池热失控是目前电动汽车领域面临的一个重要安全问题。
通过深入研究热失控的诱发与扩展机理，并结合建模与防控措施，可以提高电池系统的安全性和可靠性，为电动汽车的发展提供良好的技术保障。
新能源汽车电池热失控问题的分析与预防
新能源汽车电池热失控问题的分析与预防随着气候变化和环保意识的提高，新能源汽车逐渐成为世界范围内的关注焦点。
然而，在新能源汽车的发展过程中，电池热失控问题引起了人们的担忧。
本文将对新能源汽车电池热失控问题进行分析，并提出预防措施。
一、电池热失控问题的原因分析新能源汽车采用的电池，通常是锂离子电池。
虽然锂离子电池具有高能量密度、轻量化等优势，但在特定情况下，也存在引发热失控的风险。
首先，电池内部结构不稳定是导致热失控的主要原因之一。
锂离子电池内部由正负极、电解液和隔膜组成，这些部件中存在着潜在的结构弱点和隐患。
当电池承受外部冲击或电池内部存在缺陷时，可能导致局部短路，进而引起热失控。
其次，温度是电池热失控的重要影响因素之一。
新能源汽车在运行过程中会产生大量热量，如果电池散热不当或环境温度过高，都可能造成电池温度升高，进而导致热失控。
另外，充电和放电过程中的异常也是电池热失控的潜在因素。
充电时，如果电池内部存在电压失衡或充电速度过快，都可能引发热失控。
同样，过快的放电速度或过大的电流也会导致电池过热、热失控。
二、电池热失控问题的预防措施为了降低新能源汽车电池热失控的风险，制定符合实际情况的预防措施至关重要。
以下是一些常见的预防措施：1. 优化电池设计和材料选择。
通过改进电池结构和材料的稳定性，减少电池内部潜在的弱点，提高电池的抗冲击能力和耐高温性能，从而减少热失控的概率。
2. 完善电池管理系统。
引入先进的电池管理系统，实现对电池温度、电压、电流等参数的实时监测和控制，及时发现电池异常情况，并采取相应措施，避免热失控事件的发生。
3. 加强电池散热设计。
通过合理的散热系统设计、散热材料的选择，提高电池的散热效率，降低电池温度。
同时，对于高温环境下的使用情况，可以考虑采用主动冷却或液冷技术，进一步降低电池温度。
4. 规范充放电过程。
制定合理的充电和放电标准，避免电池充电速度过快、电流过大等异常情况的发生。
此外，对于电池的使用者，也应加强充电和放电操作的培训，提高使用者的充放电技能。
动力锂电池热失控机理及保护技术研究
动力锂电池热失控机理及保护技术研究一、引言近年来，随着电动汽车和电子设备的快速普及，动力锂电池已成为人们生活中不可或缺的能源之一。
然而，动力锂电池在充电、放电以及长期使用过程中，存在发生热失控的风险。
热失控会引起爆炸、火灾等严重后果，严重威胁人们生命财产安全。
因此，研究动力锂电池的热失控机理，开发相应的保护技术变得至关重要。
二、动力锂电池的热失控机理动力锂电池的热失控机理主要由以下几点构成：1.电化学反应的不均匀性动力锂电池内部有大量的电化学反应发生。
当电化学反应发生的不均匀时，会导致动力锂电池内部局部温度升高，从而引起热失控。
2.内部短路由于动力锂电池内部存在电解液、阳极、阴极等多种化学物质，当这些化学物质相互混合时会引起内部短路，从而引起局部温度升高，进而导致热失控。
3.高温环境下的不良影响由于动力锂电池在高温环境下使用时，容易出现温度过高的现象。
这会进一步加速电池的自发反应，从而导致热失控。
4.外界物理因素刺激类似于汽车碰撞或摔落等物理因素刺激，可能会引起动力锂电池的机械性破坏，导致其中的化学物质相互混合，从而引起热失控。
三、动力锂电池的保护技术为了预防动力锂电池的热失控，一些保护技术已经研究出来，例如：1.隔热技术在动力锂电池上覆盖隔热材料可以有效地减少动力锂电池的温度升高。
这可以有效地预防动力锂电池的热失控，提高其安全性。
2.热量吸收剂技术通过在动力锂电池的表面涂上热量吸收剂，可以将电池内部的热量转化为其他形式的能量，从而减缓动力锂电池的温度升高速度。
3.电池管理系统技术电池管理系统技术可以监控电池的温度升高情况，并在必要时停止充电或放电过程。
此外，还可以通过调整充放电的速度，减缓动力锂电池的温度升高速度。
4.高容量放电技术高容量放电技术可以通过增加动力锂电池内部的电解液、阳极、阴极等物质的容量，从而提高动力锂电池的放电效率。
这可以有效地减少动力锂电池在高温环境下的温度升高。
四、总结动力锂电池已经成为现代生活中不可或缺的能源之一。
三元锂离子电池热失控传播及阻隔机制研究共3篇
三元锂离子电池热失控传播及阻隔机制研究共3篇三元锂离子电池热失控传播及阻隔机制研究1随着智能手机、电动汽车、储能系统等设备的广泛应用，高性能电池的需求量越来越大。
其中，三元锂离子电池以其高能量密度、高安全性、长寿命等优点备受关注。
然而，三元锂离子电池在高温、电池内部短路等异常情况下容易发生热失控，造成火灾、爆炸等灾难性后果。
因此，研究三元锂离子电池热失控的传播机制以及有效的阻隔措施具有重要的理论和实践意义。
首先，探究三元锂离子电池热失控的传播机制。
电池内部发生热失控后，可引起电池系统内能量的迅速释放，进而引发连锁反应，导致电池内部发生加速分解或燃烧。
此时，电池内部的压力、温度、气体等参数会急剧增大，从而使热失控迅速蔓延至周围的电池单元或电池包，并最终导致电池系统的整体损毁。
因此，研究三元锂离子电池热失控传播的机制，将为提高电池的安全性，为防范电池热失控灾害提供依据。
其次，研究有效的阻隔措施是重要的研究方向。
目前，阻隔措施主要包括电池内部的隔离材料、电池格栅结构以及外部的防火包等。
在防火包的情况下，可以通过改善防火包的材料结构、增加保温层等来提高防止热失控传播的效果。
同时，在电池内部的隔离材料方面，研究如何增加隔离材料的热稳定性、减少电阻并提高凝胶结构的粘附性等方面的改善都是值得研究的。
此外，将透过进一步的模拟计算和实验研究来探究这些材料转化效率的影响等要素。
最后，值得一提的是，在实际应用过程中，只有综合使用各种措施才能够更好地防止电池的热失控传播。
因此，对于三元锂离子电池热失控传播及阻隔机制的研究，需要全面的技术研究和系统的实际应用，以便更好地提高电池的安全性和可靠性。
总之，三元锂离子电池热失控传播及阻隔机制的研究，是当前电池安全领域的重要方向。
通过深入地研究，提出有效措施以降低热失控传播的风险，将为电池应用产业的长足发展提供可靠性极高的保证。
故此，我们对其未来研究和实际应用的发展充满期待综上所述，三元锂离子电池热失控传播及阻隔机制的研究是电池安全领域的重要方向。
电动汽车锂离子电池在动力过程中的热管理研究
电动汽车锂离子电池在动力过程中的热管理研究随着全球对环境保护意识的提高，电动汽车已经成为未来交通发展的趋势。
在电动汽车中，锂离子电池是最常用的电池类型，它具有高能量密度、长寿命、低自放电率等优势。
然而在电动汽车的动力过程中，锂离子电池也会产生大量的热量，如果不能有效地控制和管理这些热量，将导致电池温度升高、寿命缩短、安全性降低等问题。
因此，研究电动汽车锂离子电池的热管理技术是非常必要和迫切的。
1. 锂离子电池热失控的原因电动汽车锂离子电池的热失控是指电池在高温环境下产生大量的热量，导致电池内部温度升高，电池材料发生热分解，产生气体，从而引发爆炸。
其主要原因是电池内部的化学反应过程不可逆，反应热量无法完全散发出去，导致电池内部温度不断升高，超过一定温度时，电池材料开始分解，放出大量热量，从而引发热失控。
2. 热管理技术的应用热管理技术是通过设计合理的电池结构和实施有效的热管理措施，来控制电池内部的温度，保证电池的安全性、寿命和性能。
热管理技术的应用包括以下几个方面：（1）材料选择。
锂离子电池内部的电极、隔膜和电解质等材料的热导率、热容量和稳定性，直接影响着电池的热管理效果。
选择高热导率、低热容量和高稳定性材料可以有效地提高电池的热管理效果。
（2）电池结构设计。
电池结构的设计不仅关系到电池的安装方式和外形尺寸，还涉及到电池内部散热结构的设计。
对电池内部的导热板、隔热层、热管等结构的设计优化，可以提高电池的热管理性能。
（3）热传导和散热措施。
通过应用散热片、热管、冷却风扇等散热措施，提高电池内部的热传导效率，降低电池内部的温度，从而提高电池的性能和寿命。
（4）电池管理系统控制。
电池管理系统是电动汽车中非常关键的控制系统，它可以实时监测电池内部的温度、电压、电流等参数，根据实际工况调整电池内部的运转状态，控制电池内部的温度和热失控的风险。
3. 热管理技术的研究进展随着电动汽车技术的发展和电池材料的不断改进，热管理技术的研究也取得了很大的进展。
冯旭宁. 车用锂离子动力电池系统热失控机理
冯旭宁. 车用锂离子动力电池系统热失控机
理
冯旭宁是一位中国的电池专家，他的研究主要集中在电动汽车用锂离子电池的安全性和可靠性方面。
对于车用锂离子动力电池系统热失控机理，以下是他的一些研究成果：
1. 热失控原因：冯旭宁认为，车用锂离子动力电池热失控的主要原因是电池过热。
这可能是由于电池过充、过放、短路等原因导致的。
2. 热失控过程：当电池过热时，会加速电池的内阻增加，从而导致电池的温度进一步升高。
同时，过热也会引发电池的正负极反应，产生更多的热量，形成一个恶性循环，最终导致电池的热失控。
3. 热失控预防：冯旭宁认为，预防车用锂离子动力电池热失控的主要方法是通过温度监测和控制。
例如，可以通过温度传感器监测电池的温度，然后通过控制电路减少电池的充电量或者提高电池的冷却效率，以防止电池过热。
以上只是冯旭宁的一些研究成果，具体的热失控机理可能会因为具体的电池类型和使用条件不同而有所不同。
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。
锂离子电池热失控与安全性能研究
锂离子电池热失控与安全性能研究近年来，随着移动设备、电动汽车等领域的快速发展，锂离子电池作为一种重要的能源储存装置，其安全性问题日益受到关注。
锂离子电池在长时间使用过程中存在着一些潜在的风险，其中最为关键的问题之一即是热失控。
本文就锂离子电池热失控及其安全性能的研究进行探讨。
一、锂离子电池热失控的原因锂离子电池热失控是指在使用或充放电过程中，电池内部产生的热量无法有效散发，导致电池发生剧烈的热量积聚和温度升高，最终引发电池的损坏，甚至爆炸、火灾等严重安全事件。
其原因主要可以归结为以下几点：1.1 电池内部短路电池内部短路是导致热失控的主要原因之一。
当电池内部的正负极直接接触，或者通过内部分离器短路时，会产生大量电流，引发电池的剧烈反应，从而产生热量。
1.2 过充和过放电锂离子电池的充放电过程中，如果电池充电至过高的电压或者放电至过低的电压，都可能引发热失控。
过高的充电电压会导致电池内部产生气体，进而引发热量积聚；而过低的放电电压则会导致电池内的锂离子结构破坏，同样会产生大量热量。
1.3 外界损伤电池外壳的损伤或者短路、穿刺等外力作用也可能引发热失控。
当电池外壳受损，内部正负极发生短路，或者电池被穿刺等导致内部电解液泄漏时，会引起电池的剧烈反应，造成热量积聚。
二、锂离子电池安全性能的研究为了解决锂离子电池热失控问题，提高其安全性能，研究者们进行了广泛的研究与探索。
2.1 硬件安全设计在锂离子电池的硬件方面，研究者们通过改进电池结构和设计，提高其安全性能。
包括引入阻燃剂、采用高熔点材料、设计热敏开关装置、采用防爆膜等措施，以提高电池的热稳定性和安全性。
2.2 智能监测与管理系统通过引入智能监测与管理系统，可以及时监测和管理电池的充放电状态，避免在充电或放电时出现异常情况。
智能监测系统能够实时测量电池的电压、温度、电流等参数，并根据实时数据对电池进行监控和预警。
一旦电池出现异常，及时采取措施来避免或减少事故的发生。
锂电池热失控的原因及预防措施
锂电池热失控的原因分析及预防措施对于锂电池热失控的研究，众多研究者一直都在不断深入研究，以此来预防和降低锂电池在使用过程中的风险。
以下锂电池的失控原理也是一些研究者的看法。
一．热失控的原理分析对于热失控的原理，分为了三个阶段：第1阶段：热失控开始阶段：125℃左右，这个阶段是一般认为是负极SEI膜反应分解，使得负极与电解液直接接触，从而导致了电解液与负极中的锂反应并生成气体。
第2阶段：电池内部气体释放和升温加速，温度在125~180℃左右，这个阶段正极材料分解释氧，锂盐也会分解，如LiPF6分解生成LiF和路易斯酸PF5。
而路易斯酸会在高温下与电解液反应产生大量的气体。
第3阶段：热失控阶段，大约为180℃以上。
在这个阶段正/负电极材料与电解液发生盛剧烈的放热反应和电解液分解放热，电池内部温度急剧升高，电池泄压阀打开或引发自燃。
也有研究者将热失控细分为如下范围：一般动力电池的热失控有三个特征温度，起始发热温度T1,热失控引发温度T2,热失控最高温度T3。
T1:指的是SEI膜分解的温度，T3:它取决于整个反应焓，T2:这个温度跟电池本身的状态，电池体系，使用状态相关，这个温度会由一个缓慢的升热会突然引发急剧的升热，这个生热速率可以达到几百到1000度/秒，这是引发热失控的关键。
通过一些研究发现，它主要有3个方面的原因，内部短路，正极释氧，负极析锂。
二、热失控的原因分析1、机械滥用破坏性变形和位移是机械滥用的两个共同特征，在外力的作用下导致的锂电池(电芯)发生形变，隔膜被破坏，正负极之间短路而诱发热失控，比如挤压、碰撞、针刺等。
2、热滥用比如长期使得锂电池在高温环境下工作，比如：外界高温环境，大电流过程中使用产生的了很多的极化热、反应热、分解热等。
3、电滥用锂电池过充电导致活性物质结构遭到破坏，电解液分解产气，导致电池内部压强增大。
除此之外，还包括过放电、大倍率(超过规格)充电等。
1）外短路锂电池的正负极不通过负载直接导通连接。
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AUTO TIME
87
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时代汽车
1 引言
由锂离子电池组成的动力电池系统具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小等特点而被广泛应用于新能源的各个领域，以减少温室气体的排放。
然而，在实际使用中锂离子动力电池系统可能会发生碰撞、过充过放、短路等滥用情况，从而引发热失控现象的发生。
为防止热失控现象的发生，本文研究了动力电池系统热失控的发生诱因及相关的抑制手段。
2 动力电池热失控发生诱因
热失控是指电池单体放热连锁反应引起电池温度不可控上升的现象。
造成动力电池热失控发生的诱因主要有机械滥用、电气滥用和热滥用。
2.1 机械滥用
动力电池系统的机械滥用情况，是指碰撞、挤压、穿刺、振动等外力作用下，锂电池单体、电池组发生变形，自身不同部位发生相对位移的情况。
机械滥用发生后可能会撕裂电池单体隔膜，使电池单体发生内部短路现象。
强烈的挤压和穿刺发生时电池单体
电动汽车锂电池热失控发生诱因及抑制手段研究进展
刘敏 陈宾 张伟波 陈晓宇 蒋旭吟
奇瑞新能源汽车技术有限公司 安徽省芜湖市 241002
摘 要： 锂离子动力电池系统具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低而被广泛应用于新能源汽车产业作为动力的
主要来源。
然而，在实际使用中锂离子动力电池系统可能发生机械碰撞、挤压、针刺、过充电、过放电、内短路及过热等异常情况，由此造成的热失控极易引起动力电池系统着火甚至爆炸的危险情况。
为此，本文对动力电池系统热失控的发生诱因展开研究，并着重分析国内外的研究现状及相关的抑制手段。
关键词：热失控；动力电池系统
的易燃电解质泄漏，则会引起电池包乃至电
动汽车的燃烧。
2.2 电气滥用2.2.1 外短路
动力电池系统的外短路一般是由于汽车碰撞引起的变形，浸水，导体污染或维护期间的电击等情况所引起，此时当存在压差的两个导体在电芯外部接通时，外部短路就发生了。
外部短路释放的热量并不会直接加热电池，只有当外部短路产生的热量无法很好的散去时，电池温度才会上升，从而触发热失控。
2.2.2 过充电
动力电池系统的过充电主要是由于充电机故障、或BMS 未能监控到每单个电池的电压而造成的。
由于过充时电池的能量是充满的，所以过充电也是电气滥用中危害最大的一种。
2.2.3 过放电
动力电池系统的过放电主要是发生在BMS 监控故障，导致最低电压的电芯被过放电的现象。
在过放电期间，如BMS 无法及时在电池组中具有最低电压电池单体达到截止电压时停止电池放电，则具有最低电压的电池可以被串联连接的其他电池强制放电，从
而电池极点发生反转，电池电压变为负值，最终导致过放电的电池异常发热。
2.3 热滥用
动力电池系统的热滥用现象很少独立存在，往往是从机械滥用和电气滥用发展而来，并且是最终直接触发热失控的一环。
一旦温度在滥用条件下异常升高，化学副反应就会发生，随后会产生热-温度-反应（HTR）循环（图1），最终形成链式反应，直至发生热失控。
图1 热-温度-反应（HTR）循环
图2显示了NCM/石墨电极、PE 基陶瓷涂层隔膜的锂离子电池在热失控过程中的链式反应机理。
温度升高过程中，SEI 膜分解、
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负极与电解液反应、PE隔膜熔化、NCM正极分解、电解质分解接连发生。
当温度升高到300℃时，隔膜的陶瓷涂层崩溃，电池的正负极直接接触造成大面积的内短路，则会瞬间释放电池的电能，导致电池发生热失控，严重时可能会伴随电解质的燃烧。
3 动力电池热失控抑制手段
针对动力电池热失控发生的机械滥用、电气滥用和热滥用这三大诱因，其抑制手段主要分为电芯材料修饰和外部预防管理两种。
3.1 电芯材料修饰
通过对电芯材料进行修饰阻断热失控的链式反应，从而提升电芯的抗热失控的能力，目前研究主要集中在对正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大主材的材料修饰，如对正负材料进行表面包覆修饰防止正极材料和电解液的接触，对正极材料掺杂金属元素提高电芯的热稳定性，在电解液中添加阻燃添加剂，开发固态聚合物电解质，采用三层复合隔膜等。
对电芯材料进行修饰虽然可以从根本上提升电池的安全性能，但是一定程度上会影
响电池性能的发挥，而且当强烈的机械滥用
（如针刺）发生时，电池的热失控必然会发生，
所以电池的外部预防管理也是十分必要的。
3.2 外部预防管理
针对热失控的外部预防管理措施主要分
为结构设计预防、热管理设计预防和BMS监
控三方面。
3.2.1 结构设计预防
结构设计预防热失控的主要预防手段有
增加热障、振动隔离、碰撞防护以及增加气
体排出点等。
增加热障主要是指在电芯或模组之间增
加间隔组件，阻止电芯之间、模组之间的热
传导的发生；振动隔离主要是通过结构设计
的优化提高电池系统可靠性，比如安装框架
提供额外的结构支撑、优化设计电极端子提
高电气连接可靠性等；碰撞防护的要点是要
在碰撞过程中保持电池包的结构完整性，一
般有后部碰撞防护、侧面碰撞防护和正面碰
撞防护，用以吸收或分散碰撞产生的冲击能
量；增加气体排出点则是设计一个或多个在
电池热失控事件期间打开的排气喷嘴，引导
气体和电池材料流向远离乘员舱的方向，降
低车辆损坏和相关人员的安全风险。
3.2.2 热管理设计预防
电池的散热效率对预防热失控十分重要，
所以热管理设计预防主要是从抑制热扩散方
面，减轻热失控对电池的损伤。
相比较自然
冷却和强制风冷，液冷是散热效率较高的一
种热管理方式，所以增加液冷系统是一种有
效预防电池系统热失控的手段。
3.2.3 BMS监控
BMS监控是一种针对电气滥用和热滥用
的有效抑制手段。
主要是通过提高电池状态
的估计精度，避免过充放造成的热失控；并
且设置温度分级报警，在热滥用发生之初，
就对系统发出警告。
4 结语
为了确保动力电池系统的安全性，热失
控的防护的机理研究和预防设计是必不可少
的。
目前，造成动力电池热失控发生的诱因
主要有机械滥用、电气滥用和热滥用，而三
者往往是关联发生的。
抑制热扩散的手段主
要有电芯材料修饰、结构设计预防、热管理
预防和BMS监控等方式。
在本文中着重对热
失控发生的诱因及抑制手段展开了研究，总
结了每种预防方法的要点。
参考文献：
[1]Xuning Feng，Minggao Ouyang， Xiang
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作者简介
刘敏： （1983.3—），男，汉族，安徽肥东人，
本科，整车性能主管工程师。
研究方向：
电动车整车性能。
图2 热失控的链式反应
88AUTO TIME。