大型動力電池作為新能源車輛的核心部件，關(guān)乎用車的安全；同樣，大量中型小型動力電池廣泛應(yīng)用在各類移動出行設(shè)備中，以及許多新興的家用設(shè)備。而對于電池來說，最大的安全事故就是電池的熱失控，電池的熱失控，嚴重的時候?qū)?dǎo)致電池出現(xiàn)自燃，當電池的熱失控到達一定的溫度之后，就會出現(xiàn)不可控的自發(fā)熱狀態(tài)，一旦自發(fā)熱熱源超過電池散熱能力，會導(dǎo)致電池內(nèi)部的溫度直線上升，然后就會燃燒爆炸和釋放有毒氣體。實驗中用高速攝影機記錄了熱失控噴發(fā)全過程，從測試中發(fā)現(xiàn)了噴射流呈現(xiàn)了氣-液-固三相共存的特征，其中氣體噴射速度高達137m/s。

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比較典型的熱失控發(fā)展過程

通過大量實驗和分析，可以將熱失控大致劃分為三個特征溫度：

1、自生熱的起始溫度T1

2、熱失控的觸發(fā)溫度T2

3、熱失控的最高溫度T3

基于這些測試全面揭示了三種熱失控觸發(fā)機理：

第一種是負極析活性鋰，第二種是內(nèi)短路，第三種正極釋活性氧。

這三種機理可以解釋超過99%的電池熱失控事故原因。

此次我們主要討論內(nèi)短路，內(nèi)短路引起電池熱失控較為普遍。各種各樣的原因都可能產(chǎn)生不同類型的內(nèi)短路，包括機械變形、擠壓、撕裂，隔膜破裂、過充過放、極端過熱。更危險的一種內(nèi)短路是自引發(fā)內(nèi)短路，如在制造過程中隨機摻雜的雜質(zhì)和顆粒，在長期運行之后累積演變發(fā)生的內(nèi)短路，導(dǎo)致事故。

通過實驗發(fā)現(xiàn)主要的內(nèi)短路類型包括，鋁-銅、正極-銅、鋁-負極、正極-負極等四種電路。其中有的是立即發(fā)生熱失控，如鋁和負極的接觸；而正極和負極接觸一般不會發(fā)生熱失控；鋁和銅接觸的危險程度也比較高，但是不一定馬上引發(fā)內(nèi)短路。

對于實際模組管理中，可以通過應(yīng)用數(shù)值仿真輔助的一致性差異檢測，辨識出來早期的內(nèi)短路個體電池，對潛在的熱失控做早期的隔離、熔斷和必要溫控措施。當然，除了早期防范外，系統(tǒng)設(shè)計也應(yīng)當考慮到極端的熱失控燃爆對周圍電芯的影響，極力避免大量電芯被蔓延，引起重大事故。

一般情況下，熱蔓延抑制設(shè)計包括隔熱設(shè)計和散熱設(shè)計、噴淋設(shè)計，隔熱設(shè)計是利用不同隔熱材料防止模塊熱蔓延，散熱設(shè)計是不同液冷流量對熱蔓延進行抑制，噴淋設(shè)計是在自動識別關(guān)鍵溫度和特征后啟動一定量的冷液噴淋，快速降低目標自發(fā)熱電芯溫度。

此次采用Comsol設(shè)計了一套關(guān)于少量電芯模組的熱失控仿真模型APP，采用緩慢內(nèi)短路內(nèi)發(fā)熱逐漸引發(fā)熱失控的方式。其中引入了智能噴淋功能，預(yù)測不同噴淋控制參數(shù)帶來的防控效果。

應(yīng)用COMSOL APP分析鋰電池熱失控蔓延防控措施的圖4