近日，机械与汽车工程学院洪琰博士在能源与燃料领域著名期刊《Applied Energy》(中科院一区TOP, IF 12.2)发表题为“Size effect on thermal runaway propagation in lithium-ion batteries: quantitative impact of size factor and suppression strategy”的研究成果，安徽工程大学为论文第一署名单位。
锂离子电池尺寸的持续增大显著提升了热失控蔓延（TRP）的风险。现有研究主要聚焦于特定固定形态的电芯，导致对尺寸效应影响TRP的机理认识尚不完整，经验性的抑制策略也缺乏跨形态的通用性。本研究采用实验与建模相结合的方法，系统研究了电池尺寸对TRP演化特征的影响，并提出了以尺寸因子（F）与临界隔热厚度相关联的系统级设计响应面。结果表明，F与TRP过程中的峰值传热功率呈明确的正相关关系；仅依靠调整电池尺寸不足以有效抑制Li(NixCoyMnz)O2（NCM）电池的TRP。该定量框架通过指导大容量单体电池的几何优化以及系统设计前期的热尺寸确定，可显著降低开发试错成本。
研究主要创新点：针对锂离子电池尺寸增大后热失控扩散风险升高的问题，研究团队通过实验与建模，研究了不同厚度、不同形状电池的热失控扩散规律，提出“尺寸因子”表征电池尺寸对传热的影响。结果表明，尺寸因子越大，热失控扩散时的峰值传热功率越高，扩散风险越大；仅靠调整电池尺寸难以有效抑制热失控扩散。研究进一步提出热失控扩散抑制策略，并建立了尺寸因子与临界隔热厚度的对应关系，可为大容量电池及电池系统热安全设计提供参考。
图1 基于尺寸因子的锂离子电池热失控扩散特性与抑制策略。（a）实验布置；（b）尺寸因子与峰值传热功率、热扩散时间相关性；（c）临界尺寸因子；（d）尺寸因子与隔热材料临界厚度、电池表面最高温度map图。
论文原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2026.128974