230Ah磷酸铁锂电池模组热失控蔓延特性与仿真研究 | 热安全团队

在大规模储能电站中，电池通常以模组形式成组使用。单个电池的热失控如果不能有效隔离，可能通过热蔓延引发连锁反应，导致整个模组甚至整个储能系统的灾难性事故。理解电池模组内部的热蔓延规律，是制定有效防护策略的前提。热安全团队（thermsafe.cn）带来了一项基于230Ah大容量磷酸铁锂电池模组的热失控蔓延研究。研究团队以串联的LFP电池模组为对象，通过高温热滥用触发热失控实验与数值模拟仿真相结合的方法，建立了锂离子电池热失控模型，深入解析了热蔓延过程中电池表面的温度分布特性。研究揭示了一个此前未被充分报道的重要现象：热蔓延的时序规律因触发位置不同而存在本质差异。当模组端部电池触发热失控时，热蔓延呈现经典的顺序蔓延模式——热量依次向相邻电池传递，逐个触发热失控。然而，当模组内部电池率先触发热失控时，出现了顺序+倒序蔓延的独特现象：热量不仅向一侧顺序蔓延，还同时向另一侧反向扩散，形成双向蔓延格局。时序规律同样引人注目。模组内部触发热失控的总用时为2600秒，相比端部触发的2890秒，缩短了约290秒，降幅接近10%。这一差异的根源在于：内部触发时，高温电池被两侧的冷电池包围，热量向两侧同时传导，导致相邻电池升温更快。同时，扩展列电池由于热量聚集效应，也出现了倒序+顺序的复杂蔓延模式。这项研究的工程价值在于：首先，它明确了电池模组中不同位置电池的安全风险是不对称的——处于模组内部的电池一旦发生热失控，蔓延速度更快、影响面更广；其次，基于时序规律可以精确计算安全隔离的时间窗口，指导隔热材料和防护结构的设计参数。热安全团队（thermsafe.cn）建议，在大容量储能模组的设计中，应重点关注模组内部电池的热防护，增加内部区域的热隔离措施。同时，温度传感器的布局应考虑热蔓延的方向性特征，在关键位置设置多节点监测，以实现更早、更准确的热失控预警。该研究的仿真模型还可为不同规格模组的热安全评估提供通用的方法框架。