杨瑞鑫，熊瑞 *，Weixing Shen ，Xinfn Lin

a National Engineering Laboratory for Electric Vehicles, School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China

b Faculty of Science, Engineering and Technology, Swinburne University of Technology, Hawthorn, VIC 3122, Australia

c Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of California, Davis, CA 95616, USA

1.引言

推广电动汽车（EV）是减少全球对化石燃料依赖和减轻环境污染的一项重要举措。可充电锂离子动力电池被认为是电动汽车目前可行的能量来源[1–4]。随着电动汽车的广泛应用，由锂离子动力电池引起的电动汽车安全事故逐渐增多，这些事故对电动汽车和动力电池制造厂商的声誉造成一定影响，损害了公众接受电动汽车的信心。这些安全事故中部分事故是由动力电池的一种电气故障引发的，即外部短路故障。外部短路故障可在某些情况下发生，如电动汽车碰撞导致电池包机械变形、电池包密封失效导致浸水或灰尘进入、动力电池连接线束磨损等。当外部短路故障发生后，动力电池内部发生剧烈的电化学反应，电池温度会急剧升高，可能会进一步触发电池热失控[5,6]。因此，有必要研究动力电池发生外部短路后的温度行为，从而可以有效地进行动力电池安全管理。

1.1.文献综述和本文动机

动力电池在滥用条件下会产生大量热量，众多学者研究了动力电池滥用过程中的放热反应机理和生热特性[7–9]。Ren等[10]开发了一种电化学-热耦合模型，以量化动力电池从过充电到热失控过程中的生热速率。Zhao等[11]利用多尺度电化学-热耦合模型，分析了动力电池针刺过程中的生热行为和电化学反应过程之间的强耦合关系。Chen等[12]提出了一种多层次三维热模型以描述动力电池发生内部短路后电池内外部温度分布。Zhu等[13]通过开展动力电池过充电实验研究了过充电触发热失控的过程，发现电池副反应在发生热失控之前对于温度上升起主导作用。……