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优秀论文 | 运行状态下锂离子电池模组电热耦合灾变机制研究

优秀论文 | 运行状态下锂离子电池模组电热耦合灾变机制研究 仰仪科技
2025-11-26
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在新能源汽车与储能技术快速发展的当下,锂离子电池热失控问题已成为制约行业规模化应用的关键瓶颈。中国民用航空飞行学院梁家鑫同学在贺元骅教授指导下完成的硕士学位论文《运行状态下锂离子电池模组电热耦合灾变机制研究》,针对运行状态下并联模组热失控频发的核心痛点,开展了系统性实验与模拟研究,为电池安全防护提供了重要理论支撑与技术参考。


该论文聚焦锂离子电池并联模组在运行状态下的电热耦合致灾机理,通过热滥用实验与数值模拟相结合的方法,系统探究了不同加热功率、放电倍率对模组热失控演化的影响规律,揭示了电热参数互馈的动态机制,并构建了三维电热耦合全链条解析模型。



其中,采用仰仪科技的大型电池绝热量热仪BAC-420A,对实验对象5.5Ah锂离子电池进行了绝热热失控测试,并将实验结果作为边界条件输入至运行并联模组电热耦合行为数值模拟中。随后,结合设备软件对运行状态下锂离子电池模组的电热耦合灾变机理进行了深入研究。


仰仪科技大型电池绝热量热仪BAC-420A



本研究中BAC-420A的应用


本研究严格遵循GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》标准中 “绝热温升特性” 测试要求,采用大型电池绝热量热仪BAC-420A的加热 - 等待 - 搜索(H-W-S)模式对5.5Ah的商用三元方形铝壳锂离子电池进行了热特性标定,成功捕获了样品电池热失控全周期的关键参数。


结果显示,该样品电池SEI膜分解的自产热起始温度为89.51℃,热失控触发温度为213.31℃,峰值温度达368.42℃。本次实验还完整记录了SEI膜分解、正负极与电解液反应、电解液分解燃烧等各阶段的温升速率变化,精准划分了热失控孕育、单体热失控及模组热扩散三个演化阶段。


部分研究成果展示


这些核心数据不仅为后续并联模组热失控实验提供了基础参数支撑,更成为数值模拟中副反应触发阈值的关键输入依据,有效衔接了实验研究与理论建模,确保了多场耦合模型的准确性与可靠性。


部分研究成果展示



总结


该研究首次系统厘清了运行状态下并联模组电热参数互馈的动态规律,完善了多维度电热监测体系,其成果为电池热管理系统优化、短路防护设计及热灾害预警策略制定提供了直接理论支撑。




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