报告围绕电池热失控反应调控技术展开研究。随着锂离子电池在多领域广泛应用，热失控安全问题凸显，报告通过分析反应机理，提出多种调控技术，并展示了电芯落地开发成果。
1. 研究背景与问题：锂离子电池因高比能、长寿命等优势，在新能源汽车、储能电站等领域应用广泛，但热失控引发的安全事故频发，如2024年我国多地发生电池火灾。大型电池系统事故概率高、灾害大，高能量密度化与安全运行存在矛盾，热稳定性差和热滥用耐受性下降成为技术难点。核心科学问题是电池热失控的电化学 - 热化学 - 传热耦合作用机理，研究旨在通过调控热化学反应实现能量调控，保障电池安全。
2. 电池热失控的反应机理：基于热着火理论，清华团队深入研究。通过绝热量热法确定三个特征温度，连接热失控机理与失效释能特征；采用差示扫描量热法和绝热量热法解析热释放时序；通过ARC - DSC - 材料表征联动测试，分析热化学反应释能机理，建立热失效谱图。提出原位/离位反应区模型，揭示电池内部热失控与外部燃烧关系，发现热失控与燃烧存在“此消彼长”关系，为反应调控提供理论依据。
3. 电池热失控反应调控
热化学反应的电调控：反应机理为\(T_{1} - T_{2}\)间负极还原性气体攻击正极诱导热失控。调控方案是反向电流放电，与副反应争夺电子，抑制产热和还原性气体生成。实验证明该方法能显著抑制电池热失控，降低热蔓延风险，如调控单颗粒产热仿真中，反向放电可抑制负极反应产气，使样品温度稳定未失控。
安全电解液配方调制：电解液对热失控影响关键，通过减少与正极放热量大的还原性气体含量、去除EC成分等方式调控。如EC - Free电解液提升电池热临界温度，调整电解液配方可优化电池综合性能，提升安全性，某调配方案使热失控产气量下降16.5%。
电池自毁原理与设计：包括物理自毁和化学自毁。化学自毁利用“毒化剂”打断反应链式反应，降低氧化还原气体排放量，最高温度可降低300℃；物理自毁通过复合集流体设计切断电子通路，或采用“耐高温隔膜 + 定向排气阀”组合，降低热失控最高温度400℃以上。
4. 电芯落地开发：开发多种高比能、高功率、高安全固态电池，应用于无人机、电摩等领域，关键技术包括本征安全电解液原位固化技术等，满足国标要求，部分产品能量密度达350Wh/kg，循环次数达1000次。
5. 研究通过多种技术手段对电池热失控反应进行调控，在反应机理研究和调控技术开发方面取得成果，开发出满足不同需求的电芯产品。未来研究可进一步优化调控技术，提高电池安全性和性能，推动锂离子电池在更多领域安全应用。
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