HAWKER蓄电池18650 LiFePO热失控调查4电池受充电状态和横向加热功率影响
随着磷酸铁锂（LFP）电池在新能源车、储能等领域的广泛应用，其安全性引起了广泛关注。本研究使用与18650 LFP电池相同几何尺寸的加热棒，模拟电池模块中相邻电池之间的热传递。研究了电荷状态（SOC）和加热功率对LFP电池热失控（TR）的影响。研究了影响18650 LFP电池热失控的主要机制。结果显示，随着SOC的增加，最大温度上升速率（TR-MAX）和峰值温度（T马克斯）增加，伴随着在单元射流阶段更剧烈的气体和烟雾释放。在TR孵育阶段，当加热棒向电池的热传递低于向环境消耗的能量时，侧反应产生的热量是提升电池温度的主要因素。之前，dT的增加b/dt归因于加热棒与侧反应的热传递综合效应。问b/Q损失在TR孵化阶段，在不同加热功率下计算。增强电池模块内单个电池的对流散热能力，可以有效减轻热失控的严重程度。
简介
随着全球变暖和传统化石燃料危机的缓解，锂离子电池（LIB）因其高比能和长周期寿命，成为最有前景的替代方案[1,2]。随后，磷酸铁锂（LFP）被广泛采用为锂离子板的正极材料[3]。与锂钴氧化物和镍钴锰氧化物（NMC）相比，LFP展现出低材料成本、优异的热稳定性和长周期寿命[[4]， [5]， [6]]。迄今为止，LFP电池已广泛应用于新能源车辆、储能及相关领域[7,8]。然而，LFP电池存在安全隐患，如烟雾、爆炸和热失控（TR）燃烧，极大限制了其应用[9,10]。
LIB通常由阴极、阳极、分离器、电解液、集电流器及其他重要组件组成。LIB TR的主要诱因包括电气虐待、热虐待和机械虐待[[11]、[12]、[13]]。在锂离子核的TR过程中，会发生一系列物理和化学反应，释放大量热量并产生可燃气体，包括H₂、CO、CH₄和C₂H₄ [9，[14]，[15]，[16]，[17]]。锂镍锰氧化钴（NMC）电池释放的气体可以点燃，产生喷射火焰。相比之下，LFP电池主要释放大量烟雾，且相对耐燃。因此，LFP电池以卓越的安全性能为特征[18,19]。特征参数包括自加热初始温度（T1TR触发温度（TTR峰值温度（T马克斯），以及最大温度上升速率（TR-MAX).T1起源于阳极上固体电解质间相（SEI）薄膜的分解;TTR主要由阳极与阴极之间的串扰反应引起;T马克斯以及TR-MAX取决于细胞中活性材料的性质 [[20]， [21]， [22]]。加速速率量热器（ARC）常用于基于这些参数分析TR行为[23]。表1总结了不同加热方法下圆柱形LFP电池TR的特性参数。
赵等人[31]使用扩展体积加速速率量能计（EV-ARC）研究18650 LIB的TR危害，发现随着SOC增加，T马克斯增加，但T。TR减少了。值得注意的是，0%SOC的LIBs未经历TR。Liu等人[32]使用锥形量热器研究了18650个含有不同阴极的LIBs的TR，发现SOC对TR期间峰值热释放速率和最大反应速率的影响比外部热通量更大。Zhou等人[24]使用铜塞电池量热器研究了18650 LFP电池在不同加热功率下的TR，发现T的起始时间V以及TTR随着加热功率下降，电量呈指数增长。TR期间的热量产生受到了加热功率的显著影响。Lopez 等人[33]研究了 LIB 模块内的过热和传播行为，观察到增加单元空间可以有效降低 TR 传播和模块损伤的风险。Li等人[34]研究了18650 LIB侧加热下的TR，发现2毫米间距可有效减轻两电池间TR传播。加热功率增加了辐射热在总热传递中的比例。Meng等人[35]研究了环境温度对充电锂电池TR的影响，发现随着环境温度升高，放热反应产生的热量会减少。通过侧接反应产生的热量占总热量的相当大比例。
尽管以往研究已研究18650 LFP电池TR的现象和机制，但关于TR侧加热条件下的温度、电压、气体产生及主导机制的研究仍然不足。本研究中，为了模拟真实模块中LFP电池之间的热传递过程，使用了与18650 LFP电池几何形状相同的加热棒来诱导TR。TR期间的温度、电压、气体温度和气体释放行为分别在不同的SOC和加热功率下被记录。这些电池中TR的主导控制机制在不同的SOC和侧向加热功率下得到了阐明。
