磷酸铁锂电池热失控及级联传播特性研究

摘要

锂离子电池的热失控及热失控的级联传播是制约其大规模安全应用的核心挑战.本研究聚焦100 Ah磷酸铁锂电池，通过构建多电池模组试验平台，系统探究了磷酸铁锂电池热失控演化及动力学传播特性.结果表明：磷酸铁锂电池热失控过程可划分为自生热与电池微膨胀、压力积累与安全阀激活、热失控爆发、热失控衰退4个阶段，其中膨胀应力突变点较温度信号至少可提前476 s，为极早期预警提供了关键判据.此外，热失控呈现“热滞后—爆发”的层级传播特性，电池模组中的前3个电池构成热失控的基础传播单元，第3个电池因热阻累积形成首个传播屏障，而第4个电池通过预加热与瞬时热冲击转变为能量枢纽，驱动传播路径重构.基于此，提出分级阻断策略：可在第2,3个电池间设置材料冷却层以强化热阻屏障，并在第3,4个电池间集成液冷结构以抑制能量枢纽的加速效应.本研究揭示了热失控传播的非线性动力学机制，可为电动汽车与储能系统的本质安全设计提供理论与技术支撑.

关键词

磷酸铁锂电池 / 热失控 / 级联传播 / 预警 / 热管理