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然而，當SEI膜增厚消耗大量的可用鋰離子，引起負極嵌鋰量明顯下降時，電池負極材料的熱穩定性將會提升，相應地，電池的熱失控特性也會變好，具體表現為自產熱起始溫度T1升高，熱失控溫升速率降低。電解液消耗將導致電池熱失控釋放的總能量減少，最高溫度T3降低。

因此亟需深入理解鋰離子電池熱失控演變機制，并提出早期預警策略以防止火災爆炸事故的發生。導致電池熱失控的根源，是電池內部一系列復雜且相互關聯的“鏈式副反應”。最具代表性的鏈式反應包括：外部電、熱、機械濫用→內部產熱→SEI膜分解→負極與電解液反應、產氣→隔膜熔化→內部短路→安全閥開啟→正極與電解液反應、產氣→電解液分解、產氣→電解液、氣體燃燒→起火爆炸！

此外，在高工作溫度下，電池的溫度迅速上升，可能會降低電池的生命周期。熱失控在鋰離子電池中已經變得越來越普遍，熱安全性已經成為阻止其使用的一個關鍵問題。如果這些熱量不立即消散，不僅會降低電池性能，還會引發熱失控，導致電池燃燒和爆炸。因此建立合適的熱管理系統至關重要。 電池的安全性可以通過在電池熱管理系統(BTMS)中監測來評估。

此外，在高工作溫度下，電池的溫度迅速上升，可能會降低電池的生命周期。熱失控在鋰離子電池中已經變得越來越普遍，熱安全性已經成為阻止其使用的一個關鍵問題。如果這些熱量不立即消散，不僅會降低電池性能，還會引發熱失控，導致電池燃燒和爆炸。因此建立合適的熱管理系統至關重要。 電池的安全性可以通過在電池熱管理系統(BTMS)中監測來評估。

鋰沉積產生的應力、厚電極中的極化、SEI的形貌演化和鋰離子的擴散和遷移等問題；在更宏觀尺度上，是以電池組來建模，分析電池熱膨脹、電池熱失控、電池散熱系統、電池壽命的估算以及電池安全檢測等問題。

鋰離子電池因其能量密度高、自放電率低、維護要求低、循環壽命長、重量輕、結構緊湊等特點，是目前電動汽車使用最廣泛的電源。然而，鋰離子電池的性能受工作溫度的影響很大。鋰離子電池理想的工作溫度范圍為25 ~ 40℃，不同電池之間的最高溫差小于5℃。在低溫或高溫環境下工作都會導致電池性能下降，壽命縮短，甚至熱失控。

隨著電池能量密度的不斷提高，對電池的熱安全性提出了更高的要求。然而，鋰離子電池的性能和壽命受溫度影響很大。低溫會減慢化學反應速率，增加內阻并降低鋰離子電池的容量。高溫加速電池結構件的老化，降低電池性能和壽命，降低熱安全性，甚至引起電池熱失控。 電池系統由許多電池單元組成，因此需要開發高性能的電池熱管理系統，使電池保持在最佳工作溫度范圍內，并將電池之間的溫差控制在一定范圍內。

在鋰離電池熱失控早期，由于電池溫度、放電電壓、放電電流等特征識別參數的變化非常緩慢，通過現代 BMS 無法及早地監測到電池故障，而此時電池內部電化學反應會產生大量的氣體物質，因此，利用氣體檢測傳感器來實現鋰離子電池熱失控早期預警是最有效的辦法。

在低于此范圍的溫度下，電解質中的離子電導率會顯著降低，從而導致功率輸出降低、鋰電鍍和隨后的電池退化，而在更高的溫度下，加速的放熱反應會導致電池材料腐蝕、整體電池退化，并在 80°C 以上的溫度下導致熱失控。除了將溫度保持在一個狹窄的工作范圍內，保持電池單元或模塊內的最大溫差較低也很重要；<5°C 的值是電池內推薦的最大溫差。

鋰離子電池作為一種能量存儲單元，被廣泛用作電動汽車的動力源，以實現快速加速和長里程的目標。 鋰離子電池的性能、壽命和安全性與其工作溫度密切相關。鋰離子電池的合適工作溫度范圍在20℃至40℃之間，電池組的最大溫差應在5℃以內。在低溫下，由于電化學反應速率降低和副反應（例如鍍鋰），鋰離子電池的性能顯著惡化。

電池熱失控沸騰吸熱機理磷酸鐵鋰電池在儲能電站中應用廣泛，但其熱安全風險威脅電站運行。大容量磷酸鐵鋰電池熱失控呈現顯著的三維分布特性，內部電解液沸騰極大增加了傳熱過程復雜性，制約高安全電池系統設計。為深入理解并量化電解液相變吸熱在熱失控傳熱中的作用，本研究建立了精細模型，核心創新在于量化表征電解液吸熱相變及其對后續傳熱的影響。

產生原因當鋰電芯內部的生熱速率超過單體對外部的散熱速率時，鋰電池將發生熱失控現象。因此，鋰電池在任何情況下（充電/放電/存儲），都有安全溫度的限制要求Tlim。

<p>熱管理對于電池安全性和確保其較長使用壽命來說至關重要。高溫通常會加快電池的 退化速度，縮短電池的使用壽命，因此功率較高的應用可能需要主動式冷卻。熱管理 的另一個方面是需要避免單個電池或電池組中出現較大的溫度梯度，因為這樣可能會 導致電流密度和老化程度不均勻。 鋰離子電池因其不同的長度尺度和幾何的復雜性，需要考慮上述幾點。

儲存在鋰離子電池內部的電能和化學能在短時間內大量釋放，使得鋰離子電池內部的溫度甚至能夠達到900℃以上，同時熱失控中電解液、活性物質分解產生的大量氣體會導致電池內部的壓力急劇升高，甚至引起鋰離子電池的爆炸。

熱模型和多物理場模型，還包含了電池老化模型、SEI的形成和分解的反應、熱失控模型以及電池膨脹模型。對于多物理場模型，LS-DYNA還實現了基于氧化和鋰水化反應機制的氣體生成模型，該模型主要應用于性能測試、過充測試和新型鋰電池設計等領域。 LS-DYNA還支持將三種電池求解器中的任何一種與熱以及結構求解器進行耦合。

鋰離子電池作為電化學儲能的載體，在使用過程中不斷發生化學反應，導致鋰離子電池的內部結構和外部形狀發生變化。鋰離子電池在多次充放電循環過程中，一系列的物理化學變化會在電池內部形成壓力效應。鋰離子電池膨脹分為可逆膨脹和不可逆膨脹：鋰離子的嵌入和脫嵌導致電池材料的膨脹與收縮引起的可逆膨脹；不可逆的反應沉淀物導致電池電極體積增加永久膨脹。

研究發現，鋰離子電池舒適溫度需要控制在20~35 ℃之間，溫度過高時，其不可逆反應加劇容易產生自放電、熱失控等安全事故；溫度過低，則會使其容量和功率發生明顯下降。因此，為了改善電動汽車單電池及電池成組后的安全性能，需建立較精確熱仿真模型，以此來預測動力鋰離子電池內部溫度分布狀況及熱傳遞過程，從而精確分析出鋰離子電池熱失控因素。

鋰離子電池電化學-熱耦合模型3.1 P2D 電化學模型與電池熱模型耦合3.2 電池集總參數模型及其與電池熱模型耦合3.3 兩種電池電(化學)-熱耦合模型的區別及應用場景3.4 圓柱形或方形鋰離子電池建模及仿真演示 (二選一)4.