大容量锂离子电池模组热蔓延及能流传输实验研究OA

为探究方形锂电池模组在热滥用条件下的热失控(thermal runaway,TR)特性及环境影响,以3块参数相同的大容量NCM622方形锂电池(Bat01、Bat02、Bat03)并联组成的模组为研究对象,在容积1.885 m³的定容密封压力舱内开展热失控实验。通过侧向加热(加热板功率550 W)触发热失控,结合温度、气压、质量等多参数传感器,系统监测电池模组热失控过程中的温度变化、热蔓延规律、舱内环境参数演变及质量损失特征。结果表明:Bat01、Bat02热失控过程均呈现“两次剧烈喷发+平缓期”的阶段特性,持续时间分别为67和95 s,Bat03仅表现出一次主要热失控过程,持续80 s;三者热蔓延速率依次为1.72、1.09和1.94 mm/s,最大温升速率分别达94、32.1和46℃/s。舱内各监测点温度、压力及物质的量均在260 s左右达到峰值,最高温度262.8℃、最大压力299.2 kPa、最大物质的量70.91 mol。实验结束后,Bat01、Bat02、Bat03质量损失率分别为29.42%、29.65%和27.13%。能流解耦分析表明,电池间的接触热传导是热蔓延的主要驱动力,其功率贡献远高于对流换热。在热失控触发阶段,外部加热仅占总能量输入的26%,而级联失效阶段,前序电池向后序电池的热传递占据主导。该量化结果证实了在模组设计中阻断“固-固”热桥比增强环境散热更为关键。研究结果可为锂电池模组热失控预警、防护设计及风险评估提供关键实验数据与理论支撑。