锂离子电池热失控阻隔材料研究进展与展望

消防科学与技术 ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (5): 613-619.

锂离子电池热失控阻隔材料研究进展与展望

周钰鑫¹, 刘彦辉¹, 唐亮^2,叶从亮^1,张磊^1,郝梦龙³, 黄鑫炎¹

（1. 香港理工大学，中国香港 999077；2. 中关村储能产业技术联盟，北京 102629；3. 东南大学，江苏南京 211189）

收稿日期:2024-02-14 修回日期:2024-04-15 出版日期:2024-05-15 发布日期:2024-05-15
作者简介:周钰鑫，女，香港理工大学博士研究生，主要从事电池安全科学与技术等研究，中国香港特别行政区九龙红磡育才道11号，999077。
基金资助:
国家重点研发计划资助项目（2022YFE0207400）

Materials for insulating lithium-ion battery thermal runaway: Review and prospect

Zhou Yuxin¹, Liu Yanhui¹, Tang Liang², Ye Congliang¹, Zhang Lei¹, Hao Menglong³, Huang Xinyan¹

(1. The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, 999077, China;2. China Energy Storage Alliance, Beijing 102629, China;3. Southeast University, Jiangsu Nanjing 211189, China)

Received:2024-02-14 Revised:2024-04-15 Online:2024-05-15 Published:2024-05-15

摘要/Abstract

摘要： 全球环境污染与能源短缺问题的持续升级，使得锂离子电池等新型储能技术成为新能源革命中的重要方案。然而，电池的安全隐患，尤其是大规模电池组热失控及其传播触发的火灾风险，是电池储能行业进一步规模化的关键问题。文章把握行业痛点，总结了抑制电池热失控及其传播的阻隔材料的研究进展，并从吸热、隔热、吸热-隔热协同三方面对阻隔材料的功能进行分类评价。最后，整理了系统级电池热失控及其火灾的仿真模型与抑制策略，有助于厘清阻隔材料抑制电池热失控火蔓延的研究脉络，为后续的创新性研究工作提供思路。

关键词: 锂离子电池, 储能安全, 热失控传播, 阻隔材料

Abstract: Environmental and energy issues have increased the demand for advanced energy storage technologies, such as lithium-ion batteries, as a key component in this round of new energy revolution. However, lithium-ion batteries face safety issues, especially fire hazards caused by large-scale thermal runaway and its spread. This paper addresses these challenges and summarizes the methods of applying insulating materials to prevent thermal runaway and its propagation. It summaries the functions of different insulation materials in terms of heat absorption, heat insulation, and their combination. Moreover, it reviews the numerical models for studying battery thermal runaway and fire and its preventive measures at the system level. The aim of this paper is to clarify the research and development of insulating materials and provide ideas for future innovation.

Key words: lithium-ion battery, energy storage safety, thermal runaway propagation, insulation materials

周钰鑫, 刘彦辉, 唐亮, 叶从亮, 张磊, 郝梦龙, 黄鑫炎. 锂离子电池热失控阻隔材料研究进展与展望[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 613-619.

Zhou Yuxin, Liu Yanhui, Tang Liang, Ye Congliang, Zhang Lei, Hao Menglong, Huang Xinyan. Materials for insulating lithium-ion battery thermal runaway: Review and prospect[J]. Fire Science and Technology, 2024, 43(5): 613-619.

[1]	周彪, 葛慕滢, 王凯, 任常兴, . 液体浸没条件下锂离子电池新型热灾害的研究进展与挑战[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(6): 767-773.
[2]	赵路遥, 童军, 徐果, 张钧铭. 低温循环老化锂离子电池热失控特性研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(6): 780-786.
[3]	王芳, 陈文涛, 马彪, 刘仕强, . 锂离子电池热失控监测参数研究综述[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 590-596.
[4]	张磊, 刘彦辉, 叶从亮, 周钰鑫, 黄鑫炎, . 针刺诱发电池热失控的研究进展综述[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 597-604.
[5]	周志钻, 王博轩, 宋露露, 杨立中. 锂离子电池热失控行为及火灾危险性研究综述[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 605-612.
[6]	王圣, 李新, 蒋维, 李锦焙. 锂离子电池液冷热管理系统研究进展[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 620-625.
[7]	宋来丰, 田佳敏, 刘勇, 王青松. 磷酸铁锂电池热失控传播特性的影响因素研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 641-650.
[8]	唐亮, 尚文艳, 张少禹, 陈召凡. 触觉传感技术在锂离子电池热失控预警中的应用[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 651-655.
[9]	王晓冬, 赵丽香. 储能用锂离子电池纳入强制监管的可行性研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 663-666.
[10]	张海文, 邢志祥, 吴洁, 路万征. 纤维素基水凝胶抑制磷酸铁锂电池火灾性能研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 667-673.
[11]	陈书文, 刘凯, 宋振轩, 吕娜伟, 姜欣, 金阳. 磷酸铁锂电池爆阀后热失控抑制策略及效果研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 687-692.
[12]	刘恩宏, 黄文盛, 徐成善, 冯旭宁. 锂离子电池热失控内部压力测试方法研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 750-755.
[13]	张艳, 彭伟, 刘小勇, 卓辉. 含添加剂细水雾对锂电池热失控延缓效果研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(4): 504-509.
[14]	尹亮, 张良, 刘激扬, 王宗存, 鲁志宝, 叶继红, 魏瑞超, 陈伟. 基于实体火试验的新能源轿车库防火设计问题探讨[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(3): 314-319.
[15]	陈小雨, 王骁, 王涛, 李乐. 水基型火探管式灭火技术扑救锂离子电池火灾有效性研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(2): 210-216.