近日，我院安全科学与工程学科博士研究生王功全在锂离子电池火蔓延建模研究方面取得重要进展，相关研究成果《储能系统中锂离子电池火蔓延的多尺度半降阶模型》（A semi reduced-order model for multi-scale simulation of fire propagation of lithium-ion batteries in energy storage system）发表在《Renewable and Sustainable Energy Reviews》。《Renewable and Sustainable Energy Reviews》是能源领域的国际顶级期刊，目前影响因子为15.9（SCI一区Top）。论文第一作者为博士研究生王功全，通讯作者为孔得朋教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位，该研究得到国家自然科学基金和国家重点研发计划课题的资助。
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储能电站是电气化进程中的关键技术，然而，热失控导致的储能电站起火事故造成了严重的经济损失和恶劣的社会影响，是制约电池储能进一步发展的阻碍。对于系统层级热失控行为的研究有助于理解大尺度空间内火蔓延的发生机制和致灾特性，对储能系统的安全和消防设计具有重要的参考意义。目前的锂离子电池热失控及火灾模型多关注于电池单体及电池模组层级，缺乏系统层级的电池火蔓延模型。
火蔓延模型的整体框架
针对以上问题，论文提出了面向储能电站的半降阶建模方法来预测系统层级的热失控传播和火焰传播行为。在该模型中，通过三个相互耦合的子模型对火蔓延涉及的复杂物理过程进行模拟，以在计算精度和计算效率之间寻求最优平衡。在电池簇区域建立了高效的降阶模型，通过能量流动网络和质量流动网络模型对热失控传播过程进行捕捉，在流体区域建立了精准的CFD模型，以实现对燃烧过程的高精度预测。所建立的模型涵盖了储能系统热失控传播过程中的完整事件链，厘清了电池间传播、模组间传播以及大规模火灾的失效模式和发生机制，为储能电站的安全设计提供了指导和建议。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113672
