18650电池的热失控排气过程_技术

18650电池的热失控研究仍然在继续加深。本文使用仿真的方法模拟了18650电池的热失控排气过程，作者来自于美国国家可再生能源实验室能源转换和存储系统中心。主要仿真工具使用了ANSYS CHEMKIN与ANSYS CFD Fluent。

概要

作者开发了一个数值模型来研究18650 锂离子电池经历热失控的电池排气、内部压力和气相动力学行为。采用k-ϵReynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)模型来描述湍流，流体动力学由Darcy-Forchheimer方程描述。热滥用反应和气体生成动力学由单步集中反应模型描述。在不同充电状态（100%、50%、25%）的单个 18650 电池上进行一系列计算流体动力学 (CFD) 模拟，以研究详细的流动和热行为与电池排气过程中产生的气体量的关系。排气分为两个阶段：i) 电池容器破裂和 ii) 热失控反应。电池响应以第二阶段为主，因为大部分气体是在热失控期间产生的。此外，热失控传播受充电状态 (SOC) 的影响很大。由于反应气体的质量和浓度较高，SOC 较高的电池在排气事件期间会产生更多的热量和气体，从而达到较高的电池内部压力，从而增加侧壁破裂的风险。