中国科学院工程热物理研究所在锂离子储能电池热失控机理技术方面取得进展。团队通过循环使用后的锂离子电池受热后的气体释放特性并探索早期预警技术，可提供排查故障的可控有效时间，以保证未来在储能电池使用过程中安全性。

对于商业锂离子电池，无论其种类、容量、荷电状态、工作状态、磨损程度等如何变化，电池热失控时其内部均会出现一系列化学反应，会产生较多气体，在不同温度状态下电池产生的气体的种类和含量不同，因此不同状态下电池产生气体规律对研究锂离子电池热失控机理至关重要。

锂离子电池热失控特征的识别和关键参数的提取是实现储能电池安全预警的基础。质谱多维连续信号结合可以有效提升储能系统的安全性，然而目前对于多维质谱多维连续信号融合的研究，仍处于发展的初期阶段。本项目针对储能锂离子电池的早期安全预警技术难题，提出了通过实时监测不同种类热失控条件下（加热触发和过充触发）获取电池（150Ah方形电池）的电压、电流、内阻、表面温度及温升速率、热失控反应外溢气体种类及产率等各关键特征参数的方法，观察各关键特征参数的变化（如下图1、图2和图3所示），结合电池内部温度场时序重构技术，解析临界时刻及电池内部实际温度，计算热失控早期预警时间，掌握各参数用于热失控预警的数值范围，以多个参数同时作为热失控预警指标，分析评估并优选出最优参数组合，形成热失控预警参数指标与早期预警技术方案。

在“国家能源集团储能电池安全预警项目”的大力支持下，开发了基于多维质谱定量测量技术融合的电池热失控预警技术，能够克服单一信号应用过程中的弊端，解决多组分气体质谱非线性定量解析的国际难题，提高储能电站运行的安全性和可靠性，对于确保储能电站的安全可靠运行具有重要意义。形成了1套储能电池热失控早期安全预警技术方案，气体检测限达到ppm级，H2、CO的相对误差低于8%，其它种类气体相对误差低于5%，且早期预警时间可达60分钟以上。 大大降低储能电池安全事故所造成的损失。

图1 锂电池热失控中采集的温度、温升速率和电压信号

图2 锂电池热失控中采集的气体产气速率和电压信号

图3  800次循环过程中典型气体产气情况