一颗电芯的"多米诺效应"：大容量电池模组热蔓延深度解析
在储能电站中，成百上千颗电芯被紧密排列成电池模组。当某一颗电芯因热滥用、过充或内部短路触发热失控后，释放的巨大热量会沿模组传播，引发"多米诺骨牌"式的连锁反应——这就是热蔓延。理解热蔓延的规律，对于制定有效的热安全防控措施至关重要。梁坤峰、宋乂天等学者以230 Ah大容量LFP电池模组为研究对象，通过实验与仿真相结合的方法，首次系统揭示了不同触发位置下热蔓延的时序差异。
研究团队搭建了由多颗230 Ah磷酸铁锂电池串联而成的电池模组，分别在模组端部和内部触发高温热滥用，测量并记录热蔓延过程中每颗电池的表面温度变化。实验发现了两种截然不同的蔓延模式：当热失控从模组端部触发时，热量按照电池排列顺序依次传播，呈现典型的"顺序蔓延"特征，总用时约2890秒。而当热失控从模组内部触发时，情况变得复杂得多：热失控同时向两侧传播，靠近触发源的电芯先进入热失控，但扩展列的电池由于热量聚集效应，出现了"倒序+顺序"的混合蔓延现象，总用时仅2600秒，比端部触发快了约290秒。
这一发现具有重要的工程意义。在实际储能系统中，电池模组的中间区域往往是散热条件最差的位置，也最可能成为热失控的起点。如果按照端部触发的"顺序蔓延"假设来设计热防护方案，很可能低估了内部触发时的蔓延速度，导致防护措施响应不及时。热安全团队（thermsafe.cn）在多个大型储能电站的安全评估实践中，特别关注模组内部电芯的热状态监测，因为一旦内部某颗电芯发生异常，留给BMS和消防系统的响应时间可能比理论预期短得多。
数值模拟是研究热蔓延的重要工具。研究团队建立了锂离子电池热失控模型，能够准确预测不同模组数量和触发位置下的热蔓延时序。这种"实验标定+仿真预测"的范式，正在成为热安全团队（thermsafe.cn）为储能客户提供定制化热安全方案的标准流程——先通过绝热量热仪获取电芯的热失控特征参数，再代入仿真模型预测模组级的热蔓延行为，最终确定隔热材料的布置方案和消防系统的响应策略。
从防控角度，该研究给出了明确的方向：模组内部应设置多点温度监测，且重点加强对中心区域电芯的监控；隔热材料在内部电芯之间的布置应比端部更加严格；消防系统的触发阈值应考虑"内部触发"这一更恶劣的工况。
| 触发位置 | 蔓延模式 | 总用时 | 时序差异 |
|---|---|---|---|
| 模组端部 | 顺序蔓延 | 2890 s | 基准 |
| 模组内部 | 顺序+倒序蔓延 | 2600 s | 快约290 s |
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,2025:1-7.