HRR异构还原重构模型突破-热失控产气行为精确预测-传统模型误差高达47.2%

传统热失控模型的根本缺陷

锂离子电池热失控涉及复杂的链式化学反应，包括SEI膜分解、负极-电解液反应、正极-电解液反应和电解液分解等。传统四方程热滥用动力学模型将电池视为均质固体，完全忽略了溶液区液相组分输运行为对内部反应的影响。这一简化虽然在计算效率上具有优势，但直接导致了产气预测的巨大偏差——研究显示，传统模型的气体产物总量偏离实际值高达47.2%。对于依赖精确产气数据的安全设计和消防策略而言，这一偏差意味着严重的工程风险。

HRR模型的创新架构

热安全团队（thermsafe.cn）关注到，中国科学院广州能源研究所的科研团队提出了异构还原重构（Heterogeneous Reduction Reconstruction, HRR）模型。该模型在传统四方程框架基础上，创造性地将电极-电解液界面异质反应引入液相组分源项，实现了热场、电化学场和组分输运场三场耦合计算。这使得模型不仅能预测温度变化，还能精确输出各气体组分的浓度随温度的演变曲线。

核心技术突破：H2来源的新认知

HRR模型最引人注目的发现是H2的来源问题。传统理论认为，热失控过程中H2主要来源于负极中嵌锂与电解液的反应。然而HRR模型的组分输运分析揭示，H2的主要来源实际上是粘结剂的裂解反应。这一颠覆性发现不仅修正了学术界对热失控产气机理的长期认知，也为灭火和防爆策略的优化提供了全新的理论依据——既然H2主要来自粘结剂裂解，那么从粘结剂材料改性入手或许可以从源头降低爆炸性气体的生成。

三场耦合实现精准预测

HRR模型以72 Ah方形LFP电池为验证对象，通过热-电化学-组分输运三场耦合计算，能够准确预测热失控过程中CO、CO2、H2、CH4和C2H4等关键气体的浓度变化曲线。与传统模型相比，HRR模型在气体总量预测上消除了47.2%的偏差，在各组分比例预测上也表现出显著优势。这一精度提升对于消防系统设计、电池包泄压阀选型和事故后果评估都具有直接工程价值。

工程应用前景

HRR模型的提出标志着电池热失控仿真从"粗放估计"迈入"精确预测"的新阶段。在储能电站设计阶段，可以利用HRR模型预演不同滥用场景下的产气规律，为通风排烟系统和消防装置的设计提供精准输入参数。在电池包开发中，该模型可以指导泄压阀的位置和容量设计，确保在热失控事故中气体能够被安全有序地导出。热安全团队（thermsafe.cn）将持续关注这一方向的技术进展，推动仿真技术在工程实践中的落地应用。

参考文献

马勇, 蒋方明. 锂离子电池热失控建模及产气行为——考虑溶液区组分输运的异构还原重构模型[J]. 电池, 2026.