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储能锂离子电池系统热失控诱发电弧研究进展
1
作者
徐成善
孙烨
+6 位作者
杨智凯
赵明强
李亚伦
冯旭宁
王贺武
卢兰光
欧阳明高
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第8期3037-3050,共14页
在全球能源转型加速推进的背景下,大规模储能电站的安全运行面临严峻挑战,其中由热失控诱发的电弧故障因其高温、高能量特性,成为了加剧火灾爆炸风险的核心致灾因素。本文回顾了近年来对储能系统电弧形成机理以及电弧对电池热失控影响...
在全球能源转型加速推进的背景下,大规模储能电站的安全运行面临严峻挑战,其中由热失控诱发的电弧故障因其高温、高能量特性,成为了加剧火灾爆炸风险的核心致灾因素。本文回顾了近年来对储能系统电弧形成机理以及电弧对电池热失控影响的相关研究,全面综述了储能电池系统中电池热失控特性与各类电弧故障之间的联系,系统总结了储能系统中电弧形成的多路径耦合机理:当电气安全间距小于电弧临界击穿距离时,高温或机械破坏引发的绝缘失效可导致气体介质放电;热失控喷发的高温气体、颗粒物、电解液可显著降低绝缘强度,改变局部介质环境;电连接点松动或化学腐蚀引发的结构劣化会导致绝缘破损并演化为持续电弧。但目前电弧诱发机制研究仍存在局限性:发生方式以喷发物为介质触发为主,触发位置发生在电池安全阀和极柱上,对电弧发生机理和以电解液为介质触发等研究不足。在电池电弧仿真领域,基于磁流体动力学的电弧多物理场模型虽能表征电弧稳定燃烧后的温度场、磁场与流场的耦合特征,但仍难以准确模拟热失控过程中电弧动态触发行为,因此,急需发展融合“热-电-力-化学”多场耦合的智能仿真模型,为储能系统电弧灾害防控提供理论支撑与技术思路。本文旨在加深对储能电池系统电弧发生特征理解,并为提高系统电气安全提供思路,促进储能系统的高安全性发展。
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关键词
储能系统
锂离子电池
热失控
电弧
诱发机制
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职称材料
题名
储能锂离子电池系统热失控诱发电弧研究进展
1
作者
徐成善
孙烨
杨智凯
赵明强
李亚伦
冯旭宁
王贺武
卢兰光
欧阳明高
机构
清华大学车辆与运载学院
清华大学智能绿色车辆与交通全国
重点
实验室
西安科技大学
安全
科学与工程学院
中国农业大学工学院
四川赛科检测技术有限公司
国家
市场
监督
管理
总局
重点
实验室
(
储能
与动力电池
安全
)
北京航空航天大学交通科学与工程学院
出处
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第8期3037-3050,共14页
基金
国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项(2022YFB2404800)
国家重点研发计划战略性科技创新合作项目(2022YFE0207900)
+1 种基金
国家自然科学基金(52422609)
清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室自主研究课题(ZZ-PY-20250109)。
文摘
在全球能源转型加速推进的背景下,大规模储能电站的安全运行面临严峻挑战,其中由热失控诱发的电弧故障因其高温、高能量特性,成为了加剧火灾爆炸风险的核心致灾因素。本文回顾了近年来对储能系统电弧形成机理以及电弧对电池热失控影响的相关研究,全面综述了储能电池系统中电池热失控特性与各类电弧故障之间的联系,系统总结了储能系统中电弧形成的多路径耦合机理:当电气安全间距小于电弧临界击穿距离时,高温或机械破坏引发的绝缘失效可导致气体介质放电;热失控喷发的高温气体、颗粒物、电解液可显著降低绝缘强度,改变局部介质环境;电连接点松动或化学腐蚀引发的结构劣化会导致绝缘破损并演化为持续电弧。但目前电弧诱发机制研究仍存在局限性:发生方式以喷发物为介质触发为主,触发位置发生在电池安全阀和极柱上,对电弧发生机理和以电解液为介质触发等研究不足。在电池电弧仿真领域,基于磁流体动力学的电弧多物理场模型虽能表征电弧稳定燃烧后的温度场、磁场与流场的耦合特征,但仍难以准确模拟热失控过程中电弧动态触发行为,因此,急需发展融合“热-电-力-化学”多场耦合的智能仿真模型,为储能系统电弧灾害防控提供理论支撑与技术思路。本文旨在加深对储能电池系统电弧发生特征理解,并为提高系统电气安全提供思路,促进储能系统的高安全性发展。
关键词
储能系统
锂离子电池
热失控
电弧
诱发机制
Keywords
energy storage system
lithium-ion battery
thermal runaway
electric arc
multiphysics coupling
分类号
TK02 [动力工程及工程热物理]
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作者
出处
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1
储能锂离子电池系统热失控诱发电弧研究进展
徐成善
孙烨
杨智凯
赵明强
李亚伦
冯旭宁
王贺武
卢兰光
欧阳明高
《储能科学与技术》
北大核心
2025
0
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