动力锂离子电池模块热失控传播机制及防控方法研究

The electric vehicles are under rapid developing in China. However, if one cell goes to thermal runaway in the battery module, it could cause the whole battery module get into thermal runaway, and result in the fire or explosion of the vehicle. Therefore, the battery thermal runaway propagation is one of the key challenges to be solved for the development of large scale lithium ion battery module. In this proposal, the mainstream power lithium ion battery will be selected, and then the experimental and multi-physical field finite element methods will be used to reveal the thermal runaway propagation process in the battery module. The dominate heat transfer way and the influent factors will be investigated, and then to establish the thermal runaway propagation Domino model for lithium ion battery module. To use the combination of isolation board - phase change material - heat conducting plate, that is the sandwich structure, to solve the contradiction between the thermal runaway separation and the battery pack cooling. Then to propose the optimal solutions to prevent the batteries thermal runaway propagation. This proposal is expected to clarify the dominant thermal runaway propagation mechanism, and to solve the problem of the thermal runaway separation of the battery module and the cooling system of the battery system. The innovations of the proposal are to establish a Domino model for battery thermal runaway propagation, to develop an efficient thermal runaway propagation stopping method, that is sandwich structure method. The carry out of this proposal will provide the fundamental theory, effective methods for the prevention of lithium ion battery thermal runaway spread, and of the fire and explosion accidents.

我国电动汽车产业处于迅速发展时期，若动力电池系统中某一块电池发生热失控，则可引起整个电池模块的热失控，最终导致整车电池发生火灾爆炸事故，因此，热失控传播是大型电池模组亟待解决的电池安全问题之一。本项目拟以主流动力锂离子电池为研究对象，采用热失控传播实验和有限元多物理场模拟方法，揭示热失控传播过程中的主要传热形式以及影响热失控传播的主要影响因素，建立锂离子电池模块热失控传播的多米诺效应模型；使用隔离板-相变材料-导热壳复合的“三明治”式结构阻隔方法，解决热失控阻隔与系统散热之间的矛盾，提出热失控阻隔与系统散热之间的最优解决方案。本项目有望阐明锂离子电池模块热失控传播的主导机制，解决电池模块热失控阻隔与系统散热平衡矛盾关键科学问题。项目特色在于建立基于多米诺理论的电池热失控传播模型、发展高效的热失控传播“三明治”式阻隔方法，为预防锂离子电池热失控传播及火灾爆炸事故提供理论支撑和可行有效方法。

我国电动汽车产业处于迅速发展时期，若动力电池系统中某一块电池发生热失控，则可引起整个电池模块的热失控，最终导致整车电池发生火灾爆炸事故，因此，热失控传播是大型电池模组亟待解决的电池安全问题之一。本项目以主流动力锂离子电池为研究对象，采用热失控传播实验和有限元多物理场模拟结合的方法，建立了锂离子电池模块热失控传播的多米诺效应模型，揭示了锂电池模块热失控传播过程中的主导机制以及影响热失控传播的主要因素；同时首次提出了高效阻隔热失控传播的隔离板-相变材料-导热壳复合的“三明治”式结构的阻隔方法，解决了热失控阻隔与系统散热之间的矛盾，提出了热失控阻隔与系统散热之间的最优解决方案。本项目的研究成果可为锂离子电池热失控传播及火灾爆炸事故预防提供理论支撑和可行有效方法。.在国内外学术期刊发表论文55篇，其中第一资助23篇、第二资助32篇；第一资助中高影响区（中科院1区和2区）论文17篇。出版专著1部，授权发明专利7件、实用新型专利7件，受理发明专利21件。5项知识产权作价800.45万元，入股成立新技术企业1家。.培养青年研究骨干2人，其中项目负责人获侯德榜化工科学技术创新奖（2019）、中科院青促会成果转化贡献奖（2019），并入选中科院青促会优秀会员人才计划（2017）、英国皇家化学会会士（FRSC, 2020）、国际工程技术学会会士（FIET, 2020）。项目骨干杨续来入选安徽省战略新兴产业技术领军人才（2017）、获安徽省科技进步一等奖(第三，2019)。培养博士生和硕士生13人，其中4人获国家奖学金、1人获中国科学院院长奖。