什么是电池热失控？
电池的热失控(thermal runaway)，指的由各种诱因引发的链式反应现象，热失控散发出的大量热量和有害气体会引起电池着火和爆炸。
电池热失控通常是从电芯内的SEI膜（Solid Electrolyte Interface是覆盖电极材料表面的膜，具有一定的导电性和锂离子交换性）分解开始，继而隔膜分解熔化，导致负极与电解液发生反应，随之正极和电解质都会发生分解，从而引发大规模的内短路，造成了电解液燃烧，进而蔓延到其他电芯，造成了严重的热失控，让整个电池组产生自燃。
热失控的触发原因分为：电滥用（短路，过充/过放），热滥用（高温）和机械滥用（穿刺、挤压）。
热失控的温度划分
SimLab 的电池热失控仿真
SimLab Battery Thermal Runaway提供了电滥用和热滥用两种分析场景
机械滥用场景采用ABD（Altair Battery Design）的解决方案
ABD（Altair Battery Design）机械滥用热失控仿真方法
ABD（Altair Battery Design）整车仿真
电池局部产生高温
SimLab热失控仿真方法
1.将复杂的化学反应用Arrhenius方程建模(反应速率随温度而变的指数定律)。
2.和流体求解器AcuSolve耦合求解热-电方程
3.考虑电芯内部短路引起隔膜的分解
4.单电芯启动热失控并蔓延
电芯热失控→蔓延
AcuSolve耦合模拟热失控
SimLab 分析场景
1.研究材料特性并设计隔热罩，以减少极端的热量释放和热失控传播
2.研究不同的电芯化学成分及其热稳定性。从下图可见LFP磷酸铁锂电芯更稳定
三种电芯材料的热失控温度曲线
不同的触发条件，例如穿刺（局部热源）或过热（体积热源）：
电芯局部高温触发
热失控的蔓延
电芯输入参数
1.Cathode chemistry：指定了电池的类型，如磷酸铁锂LFP，LCO钴酸锂和三元NMC
2.Formulation：Lumped热贡献被建模为电池单元的集总参数。Nodal计算电池单元中每个节点的热失控热贡献
3.Equivalent circuit model heat generation ：正常使用工况下采用ECM等效电路模型考虑热源
4.Electrolyte decomposition：考虑电解液分解产生的额外产热
5.Internal short circuit (ISC)：考虑电芯内部短路方程 ISC temperature：指定内部短路发生的温度 Anode/Cathode/Electrolyte Mass: 阳极/阴极/电解质的质量
6.Solid electrolyte interface (SEI) Mass：SEI膜质量
1.化学材料库，用于定义如磷酸铁锂LFP，LCO钴酸锂和三元NMC的热动力学参数
2.输入实验量热数据，例如加速速率量热法或差示扫描量热法
3.每个反应的三个热动力学输入：活化能，频率因数，反应焓
4.内部短路作为额外的放热源，由温度启动
电芯的热力学属性
精度验证
验证模型，18650圆柱电芯。
2个电芯的短路+热扩散温度曲线
AcuSolve仿真和实验温度对标
12S7P（ 12个串联7个并联）电池包热失控仿真模型
内部结构
拆解图
电池包CFD仿真模型
电池包的热失控仿真
改变触发条件（热源功率持续15秒）的仿真结果
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