车用锂离子动力电池系统热失控机理与防护策略研究

Thermal runaway protection and control method is not only the fundamental key technology for the safety of the lithium-ion battery (LiB) system, but also belong to the hot and key research areas. This proposal focuses on the thermal runaway trigger mechanism and safety protection theory for the LiB system. Firstly, this proposal intends to reveal the coupling mechanism among the chemical, physical and electrochemical aspects, explore the parameters evolution law and study the optimal estimation method of the explosive yield for the LiB thermal runaway behavior. Secondly, this proposal is ready to delve into the expansion path, establish multi-domain multi-scale thermal runaway quantitative model and reveal the expansion law for the LiB system thermal runaway behavior. Thirdly, to reveal the coupling mechanism among the performance of the safety, durability and consistency and clarify the evolution law of the characterization parameters, a mechanical-electrical-thermal field coupling model has been built through the big-data method. Lastly, this proposal intends to research on the parameter identification algorithm and set up the forecasting and warning mechanism for the LiB system thermal runaway behavior, and to put forward systematical design theory and method for the high security of the LiB system. The research results of this project would provide theoretical foundation and comprehensive technical support for the battery system security management and protection of electric vehicles.

热失控防护与控制是动力电池系统安全的基础性关键技术，也是动力电池领域的研究热点和重点。本项目针对锂离子动力电池系统热失控触发机制与安全防护理论，拟开展：(1)揭示锂离子动力电池热失控的化学、物理和电化学耦合机理，探索热失控过程锂离子动力电池特性参数变化规律，研究锂离子动力电池热失控过程爆炸当量的最优估计方法；(2)探究锂离子动力电池系统热失控扩散路径，建立多域多尺度热失控量化模型，揭示热失控的扩展规律；(3)应用大数据方法，构建动力电池系统机-电-热多场耦合模型，揭示安全性与耐久性、一致性之间的耦合机制，阐明各表征参数的演变规律；(4)研究锂离子动力电池系统热失控参数识别算法，建立热失控预报警机制，提出系统的高安全性动力电池系统设计理论和方法。研究成果将为电动汽车动力电池系统安全管理与防护提供系统的基础理论依据和全面的技术支持。

随着新能源汽车在我国的大规模商业化应用，汽车动力电池系统的安全性受到了产业与社会关注。热失控防护与控制是动力电池系统安全的基础性关键技术，也是动力电池领域的研究热点和重点。本项目针对锂离子动力电池系统热失控触发机制与安全防护理论，开展了：(1)锂离子动力电池热失控的化学、物理和电化学耦合机理分析，热失控过程锂离子动力电池特性参数变化规律研究；(2)分析了锂离子动力电池系统热失控扩散路径，建立了多域多尺度热失控量化模型，揭示了热失控的扩展规律；(3)应用大数据方法，构建了动力电池系统机-电-热多场耦合模型，分析了安全性与耐久性、一致性之间的耦合机制，揭示了各表征参数的演变规律；(4)研究了锂离子动力电池系统热失控参数识别算法，建立热失控预报警方法与机制，提出系统的高安全性动力电池系统设计理论和方法。.本项目形成了包含锂离子动力电池热失控理论、技术、应用、监管等层面的系统化成果，为电动汽车动力电池系统安全管理与防护提供系统的基础理论依据和全面的技术支持。成果已经在国家重要项目、重大需求领域进行了应用，并将在未来有效提升电动汽车动力电池系统的安全性能。