校企合作毕业设计

高原环境锂电池热失控触发机制及反应动力学机理研究

能源与动力工程

资助企业: 中国电器科学研究院股份有限公司

资助年份: 2026

企业导师: 王俊

指导教师: 张家博

项目成员: 刘子乙、何济匡、晏博浩

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项目简介

项目概述

在全球能源结构向清洁能源转型的背景下,锂离子电池作为高效储能载体,已成为新能源汽车、可再生能源存储及智能电网的核心技术支撑。中国新能源汽车市场渗透率持续攀升,锂离子电池的能量密度与转换效率成为制约行业发展的关键指标。然而,电池热失控引发的安全事故(如温度骤升、气体释放、爆炸等)已成为制约其规模化应用的关键瓶颈。因此,本项目拟开展高原环境下的锂电池热失控研究。


项目目标

(1)   收集高原环境下锂电池热失控多维特征数据,形成涵盖高高原极端工况的锂电池热失效数据集,为后续研究提供数据支撑。

(2)   揭示高高原工况下电池热滥用的演变机制与特征规律。系统阐明气压、加热功率、充电倍率等因素对电池热失控响应的影响,明确热失控过程中各阶段的能量释放速率与时序特征。

(3)   构建基于阿伦尼乌斯公式的热动力学演变模型,利用阿伦尼乌斯公式对实验测得的反应速率进行拟合,建立反映环境压力与副反应动力学参数之间关系的数学模型。


项目成果

(1)   完成了不同气压下热滥用与电滥用实验,获得了完整的温度、压力、产气及安全阀开启实验曲线,证实低压环境会显著提前热失控、加快温升并加剧CO等有毒气体释放。

(2)   成功建立了高精度三维热气多物理场耦合模型,完成多工况热失控仿真分析,明确了低压环境通过削弱对流换热、提前副反应时序、提前开阀时间、加剧有毒气体生成,显著提前热失控并提升灾害风险。


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