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NEC锂电池大型储能锂离子电池模组浸没式热失控管理实验研究
发布时间：2026-03-21 10:23:57 点击： 次
针对储能用大容量280Ah锂离子电池模组的热失控管理问题，本研究提出了一种浸没式液冷热管理方案，以探究电池模组的热失控行为。研究对比了浸没冷却与自然对流空气冷却条件下的热失控特征，以及不同冷却剂类型和热失控扳机引发的差异。结果表明，自然对流空气冷却条件下会发生热失控传播，峰值温度高达367°C。8°C，这与浸没情况下未发生此类热传播形成鲜明对比。尤为值得注意的是，过充场景下的过热现象产生的峰值温度（227.1°C）高于针刺测试所观测到的温度（214.7°C）。碳氢基合成油与改性硅油在热管理及抑制热失控方面表现相当，前者在散热性能上更为突出，后者则更擅长抑制峰值温度骤升。非浸没状态下电池模组的烟气持续时间最长（220秒），其次是浸没状态下的过充热失控（130秒）及针刺热失控（70秒）。该研究结果为储能系统热安全设计与性能参数优化提供了重要依据。
引言
热管理的必要性[[7], [8], [9]]体现了从被动适应不均匀热分布向主动调控发热的范式转变。与传统风冷[10,11]及冷板式系统[12]相比，浸没式冷却技术展现出更优异的温度调控能力与热失控抑制特性[[13], [14], [15]]。该方法可分为单相浸没与两相（气液相变）浸没[16]两类。双相浸没式冷却通常采用氟化酮类介质，但其成本过高且目前仅限大规模数据服务器使用。要将这类流体应用于电池热管理领域，需降低其成本并进行材料改性。相比之下，单相浸没冷却已在电动汽车电池领域实现初步应用，包括迈凯伦、Faraday Future和梅赛德斯-AMG等高端车型[17]。在储能应用方面，中国南方电网已在其部分集装箱式系统中部署了该技术。
学术研究突显了浸没式冷却在缓解热风险方面的有效性。Wu等人[18]研究表明，与相同条件下采用冷板冷却的对照组相比，浸泡在二甲基硅油中的圆柱形电池模块未出现热失控传播现象。类似地，Patil等人[19]在矿物油浸没的软包电池模块中仅观察到烟雾释放，而未见失控传播。Zhao等人[20]采用变压器油作为浸没液体，研究18650锂离子电池在浸没条件下的热失控特性，结果表明未发生热失控传播，且相比空气冷却表现出显著的性能提升。Novec 649[21]进一步消除了热事件中的明火和传播现象。关于碳氢基合成油的研究[22,23]证实，圆柱形和方形模块均未出现热失控情况。
现有研究主要集中于小型化、低容量的车用电池领域，对工业与商业储能系统中采用的280Ah高容量电池模块基于液体浸没的热失控管理研究仍存在空白。本研究以烃基合成油和改性硅油作为冷却介质，考察了280Ah电池模块在浸没式与自然对流空气冷却条件下的热失控行为，并探究了多种热失控触发方法。该研究成果为优化基于液体浸没的大型锂离子电池储能系统热安全策略提供了关键见解。
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