热滥用模型及实验结果分析

热滥用模型是在传统生热模型的基础上，根据电池热滥用情况下电池内部可能发生的生热反应，模拟电池在热滥用的情况下可能会发生失控的条件和失控后电池状态的改变。

图3.4 A型锂离子电池温度分布云图

图3.5 B型锂离子电池温度分布云图

2007年，美国国家可再生能源实验室的Gi-Heon Kim、Ahmad Pesaran等人建立了一种锂离子电池的三维热滥用模型。他们在传统三维热模型的基础上，耦合了锂离子电池内部各种可能的生热反应，详细仿真了在155℃烤箱实验下各圆柱形小型锂离子电池的内部温度场变化过程，如图3.8（见彩插）所示。

2010年，何鹏林等人对锂离子电池的热滥用实验标准进行了分析，对实验中采用的温度和高温时间进行了研究。最后，对在实验中温升的控制和调节给出了合理的建议。王蕊等通过对锂离子电池的仿真和实验研究，得出结论：换热系数越低、环境温度越高、SOC越高时，电池越可能出现热失控现象。

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图3.6 锂聚合物电池二维温度场仿真结果

图3.7 锂聚合物热成像实验结果

图3.8 在155℃烤箱实验下各圆柱形小型锂离子电池的内部温度场变化过程

2007年，Gi-Heon Kim等人在单体热滥用模型的基础上，开展了模块中的单体对单体的热失控扩散研究，探讨了当模块中的一个单体出现热失控时，热失控是如何从该单体扩散到其他单体的。他们将电池单体假设为集中质量，每个单体为一个节点，单独求解热—化学耦合方程。在此模型基础上，作者又研究分析了通过改进电池单体间接头、电池连接形式、电池大小、添加相变材料等改进电池安全性的各种措施。