基于膨胀力耦合模型的电池热失控特征分析

邵宇杰1, 王翊成1, 栗欢欢1
1中国江苏大学汽车工程研究院
Publié en 2025

新能源汽车电池热失控特征极大关系着电池的安全边界,本文通过建立单体NCM电池的一维产气反应动力学耦合三维传热几何仿真模型,对电池热失控期间的温度,膨胀力特征进行分析。在COMSOL Multiphysics中先依据电池尺寸建立电池三维几何模型,电池结构为长方体热源,不额外考虑电池极耳的发热功率,将电池视作导热系数各向同性的集总热模型,之后在几何模型的基础上建立一维副反应动力学模型,利用偏微分方程接口模块实现实现电池热失控副反应产热量的计算,最后利用固体传热模块完成电池温度与产热的耦合,并输出相对应的膨胀力数值。通过完成验证的热失控模型,针对热滥用情况中的SOC、环境情况以及热源输出进行了影响分析,结果表明所建立热失控模型具有较好的模拟性,温度信号受热滥用特征影响较大,温度峰值会受电池SOC影响,而膨胀力信号仅在时间尺度上发生推移,峰值特征均被保留,膨胀力增长都远大于初始力,表明膨胀力信号能够在电池安全预警中运用,具有良好的稳定性与准确性。