近日，油气及新能源安全团队（ONES）在过热故障诱导商用锂离子电池热失控的安全边界方面取得重要进展，相关研究成果《过热故障条件下商用锂离子电池热失控演化规律和安全边界的实验研究》（Experimental study on the evolution patterns of thermal runaway and safety boundaries of commercial lithium-ion batteries under overheating failure）发表在《Materials Today Energy》。该期刊是国际能源领域的知名期刊，目前影响因子为8.7（SCI二区）。第一作者为2023级威廉希尔体育任宪通，通讯作者为平平副教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和通讯单位，该研究得到了国家重点研发项目和国家自然科学基金和的资助支持。
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在储能系统中，锂离子电池性能优异、能量密度高，已被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车。不断升级的全球能源危机和环境污染凸显了对可持续能源解决方案的迫切需求。过去几年中，锂离子电池（LIBs）在医疗设备、电动汽车（EV）和其他能源储存领域取得了巨大成就。随着锂离子电池中能量密度和多化学体系的不断增加，整个锂离子电池系统的热失控风险也在不断增加，热失控风险成为一个日益紧迫的问题。目前，许多热失控的研究主要局限在热失控的机理，表征和临界参数，尽管这些工作对安全边界领域有所帮助，但在不同化学系统的电池中安全边界的比较研究、全周期的荷电状态和加热功率条件下安全边界的动态演变以及在接近临界的条件下，电池中的能量流动机制和临界安全阈值仍然存在知识缺陷，这对模块级甚至系统级电池组的安全设计也更有价值和意义。
整体思路框架
本文聚焦于商业锂离子电池在过热故障下的热失控演化模式和安全边界，通过大量实验深入探讨了不同荷电状态（SOC）和外部加热功率对NCM和LFP电池热失控行为的影响。研究表明，NCM电池相较于LFP电池具有更低的热失控触发温度和更高的峰值温度，对加热功率变化更为敏感。论文还构建了安全矩阵，确定了两种电池的安全电量边界和临界加热功率，为电池热管理系统的设计提供了重要参考。此外，研究揭示了NCM和LFP电池在热失控过程中的能量流分布差异，强调了SOC和加热功率对能量流的影响，指出低SOC时电池内部产生的热量和气体较少，热失控风险较低。整体而言，该研究为锂离子电池的安全管理提供了关键数据和理论支持。
论文链接： https://doi.org/10.1016/j.mtener.2025.101937
