熱暴走はリチウムイオン電池にとって最も深刻な安全問題であり、熱暴走は火災や煙の重大な結果を伴うことが多く、リチウムイオン電池の使用者や財産の安全に重大な脅威となります。暴走の検出主に通常あるため機械的誤用の熱暴走を起こし、我々の現在の知見によれば、バッテリの温度に基づいており、誤用が電気的に短時間に大量の熱をリードし、リチウムイオン電池は、熱拡散条件によって制限され、大量の熱で蓄積内部リチウムイオン電池、活性酸素の放出を、正極活物質の分解を引き起こし、電解質のさらなる酸化分解を引き起こす、最終的にリチウムイオン電池用リチウムイオン電池、我々安全性の熱暴走を引き起こし、より多くの熱を発生します制御は、主にその温度監視にも基づいている。
通常、我々は、電池の安全性が、リチウムイオン電池の主の現在の温度の監視を確実にするために、異常がメイン供給を遮断する際に、セル抵抗温度検出器、熱電対、リアルタイムで検出されたバッテリの温度の部分に取り付けられた電池パックでありますその表面温度を検出したが、リチウムイオン電池構造の特性によるもので、このような全方向の熱伝導率は、例えば、非常に異なっていること、ワーウィックのトーマス・グランジャン大学のような大型の長方形のリチウムイオン電池の熱的特性に関する研究見つかった、20AhのLFP電池が主に電池内部の熱伝導率、従って従来の測定細胞表面温度によって制限され、温度差の厚さ方向は、最大20℃であることができるとき、10C高率放電を受けるとき、それは本当のことは困難であるリチウムイオンと反応し内部の電池の温度は、2つの間の隙間は摂氏数百度である可能性があります。
例えば、リチウムイオン電池は、電池の外部につながる特定の手段により、耐熱温度、熱電対の製造中に添加され、上記の問題に多くの労力を解決するためになされたが、これらの方法の有用されています、温度測定装置は、電池の気密性を確保することは困難であるの最初の導入以来、悪バッテリーの性能に影響を与えるだろう、非常に良いではありません接続する電気必要温度測定装置に続いて、リチウムイオン電池の安全性に何らかの影響を持っていますので、これらの方法は唯一の研究室の段階にあるが、実用的なアプリケーションは、シールの問題があるものの、米国やバッテリーの内の他の提案された使用折りたたみ可能アジャイラガバンファイバーグレーティング圧力のアルトリサーチセンターは、温度が検出された。困難であり、かつ、しかし、この技術はまだ成熟した、だけでなく、貧しい人々よりも実用的ではありません。
リチウムイオン電池の内部コアの温度を監視する問題を解決するために、アーリントンのM. Parhizi、MBアーメドのテキサス大学は、A. Jainさんが共同熱モデルのリチウムイオン電池のコア温度に基づいて、リチウムイオン電池を予測する方法を提案し、モデルの助けを借りて、より良い熱暴走のリスクを低減リチウムイオン電池を、監視するために私たちを助けることができるリチウムイオン電池の表面温度、のコア温度によって推測することができました。
我々は、因子を知っているリチウムイオン電池コア温度上昇は二つの効果があります熱セルの1）速度と、2）電池の熱暴走速度M. Parhizi円筒型電池の熱的特性の熱、及びリチウムイオン電池化学反応、電池コア温度を追跡するように設計されたモデルの動力学は、より多くのモデルは、電池のコア温度は、実際の状況に沿ったモデルの実験的検証が非常に良好であり、リアルタイムで追跡することができます。
実施を考慮して、電池内部の伝導のうち、蓄熱、熱伝導率は、以下の式を得ることができます
境界条件が以下の式で与えられ、セルの表面（r = R）で時間t（測定）の温度T0（t）を得ることができると仮定する。
方程式を解くことにより、電池セルのコア温度は、次式に示すように、からなる電池の表面温度によって決定加熱温度T1（0、t）とT2（0、t）の速度によって決定されることを見出した。従ってたかっ我々はアレニウスの式を用いて計算することができる電池芯温度データを取得するために、我々は、バッテリの発熱モデルと電池の熱的特性を知る必要がある。熱発生モデル、例えば熱伝導率などの電池パラメータの熱特性が、比熱容量データを実験することができしたがって、上記モデルを使用してバッテリのコア温度を観測することができます。
Tcore（t）= T1（0、t）+ T2（0、t）
上記モデルを検証するために、M.Parhizi 26650が実験により確認特別に設計された電池を用いて、次の図は、熱Q0の速度が一定に保た示し、Eaは、活性化エネルギーの変化は、温度の傾向は、モデル分析によって予測します直線モデル予測結果によって表されるテストデータと比較し、中空の点は、図2に見られる試験結果からテスト用のデータを表すには、結果を予測し、実際のテストモデルは、2つの間の最大偏差を有する非常によく一致しますわずか約1％。
画像をEAが一定に保たれる活性化エネルギーを示しているが、ケースの熱発生率Q0が変更され、モデルは実験結果と同じ予測モデルのみの最大偏差とかなりよく一致し、温度上昇と比較試験結果の速度を予測します1.2％であった。
上記試験は、モデルと実際のテスト結果がM.Parhiziデザインは非常に良好である満たすコア温度の熱暴走の増加時にリチウムイオン電池を予測する場合、電池の中核温度を高精度に予測することができることを示し、我々はする必要が次の表は、熱暴走中のリチウムイオン電池内のさまざまな反応によって発生する熱とそのトリガ温度をまとめたものです。
次の図は、電池の表面温度のリチウムイオン電池コア温度（計算値）曲線を示し、我々は、図、正面600S、電池の表面温度は、コア温度よりも高いから注意することができ、主に初期電池ため比較的低い温度が、熱があろう。しかし、電池の温度上昇と、化学反応が電池の表面、電池コア温度が速く上昇し、熱暴走の場合に電池コアの最大温度にまでコアからの熱伝導を増加させます最高表面温度は摂氏400度以上です。
以下、18650NMC（リー（Ni0.45 Mn0.45 Co0.10）O2）を示し、熱暴走時の電池表面温度のコア温度曲線は、より低い予熱生産速度のために、図から見ることができます電池表面温度と芯温度が非常に接近しているが、温度が一定の温度に上昇すると複数のサブ反応が始まるように、熱発生率が大幅に増加し、コアの温度を迅速に1000℃Cまで上昇させ、はるかに高いです電池表面の温度が上昇する。
次の図は、熱伝導率の異なる条件下でのリチウムイオン電池であり、電池コア温度曲線は、我々は、図サーマル細胞透過性の10％の変化、わずか2％のコア温度の変化、両方の目に見えるから注意することができ部屋強い相関下部パネルBは、強い相関関係を有する、熱容量は異なる場合を有するセル、電池コア温度の変化曲線、電池容量変化の比熱10％、バッテリ7％のコア温度でありますセックス
電池の熱暴走のコア温度は、電池の表面温度よりも数百度に発生するので、電池の表面温度と温度変化を正確にリチウムイオン電池、及びM. Parhiziとの反応の内部この予測モデルを開発することができません、及び電池の温度は、このように、化学反応速度論パラメータおよび正確な計算は、セルの内部に配置された熱電対のような設備を必要としないコア温度を、予測する、システムの複雑さを増大させることなく、細胞表面の熱特性により可能です実際には、非常に良いアプリケーションの見通しを持っています。
