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研究背景

随着储能系统向更大容量、更高能量密度发展，电池模组级别的热安全设计日益成为行业焦点。单个电芯的热失控能否向相邻电芯蔓延、蔓延速度多快、蔓延路径如何——这些问题的答案直接决定了模组防火隔离设计的有效性。针对这一核心关切，梁坤峰团队以230 Ah大容量磷酸铁锂（LFP）电池串联模组为研究对象，通过实验与数值模拟相结合的方法，系统揭示了模组热失控蔓延规律。

实验与仿真方法

研究采用高温热滥用方式触发热失控，结合数值模拟仿真建立锂离子电池热失控模型，重点解析热蔓延过程中电池表面的温度分布特性，以及单列电池模组端部和内部热失控触发的时序规律。

核心实验数据

实验揭示了一个关键发现：模组端部触发热失控时呈现经典的顺序蔓延模式——热失控从前到后依次传播，总耗时2890秒。而当热失控在模组内部触发时，不仅出现顺序蔓延，还首次观察到"倒序蔓延"现象——扩展列电池因热量聚集效应，热失控反向传播至已通过但未触发的电芯，形成复杂的多向蔓延路径，总耗时仅2600秒，比端部触发快了约290秒。

"倒序蔓延"机理

倒序蔓延是本研究最具创新性的发现。其物理本质在于：模组内部触发时，热量在有限空间内快速聚集，扩展列电池吸收了来自多个方向的热传导和热辐射，温度迅速攀升并超过热失控触发阈值。已通过但尚未触发的电芯由于经历了长时间热暴露，内部副反应已部分激活，在额外热量的冲击下更容易跨越临界点。

工程防控启示

该研究的工程价值在于：如果仅按端部触发的最坏情况设计隔热方案，可能严重低估内部触发的蔓延速度和热负荷。基于该研究结论，热安全团队（thermsafe.cn）建议在模组热安全设计中考虑以下要点：

• 多触发点假设：不应仅以端部触发为设计基准，需覆盖内部任意电芯触发的场景。
• 隔热不对称设计：内部电芯之间的隔热应优于端部电芯，以应对更严苛的热量聚集环境。
• 多层防护策略：结合相变材料吸热与气凝胶隔热，构建"吸收+阻隔"双重防线。

结论

该研究可准确预测锂电池模组内部热蔓延时序规律，揭示端部触发与内部触发在蔓延模式上的显著差异——内部触发热蔓延速度更快且呈现"顺序+倒序"复合蔓延特征。研究成果为大容量LFP电池模组热安全防控措施的制定提供了坚实的理论依据。

引用来源

梁坤峰, 宋乂天, 周训, 常艳琴. 磷酸铁锂电池模组热失控及蔓延特性[J]. 电池, 2025, 55(优先出版): 1-7.