锂离子电池是近30年来最重要的发明之一,它具有能量密度高、无记忆效应、循环寿命长等优点。然而,锂离子电池在储存、运输和使用的过程中往往并非单一存在,而是以水平或竖直方向排列的电池组的形式出现。当电池组中某一单体电池受到高温、高压、过充或过放等外界刺激时,可能会在模组内引发热失控传播的危险事故。因此,对电池的热失控传播情况进行研究,从而了解热失控传播的热量传递特性,有助于保障锂离子电池组的热安全。对此,本文针对18650三元锂离子电池开展了以下研究:首先,对竖直方向锂离子电池热失控传播展开了实验研究。研究了电池的SOC（50%,80%和100%）和竖直间距（0,4,6和8mm）对两个竖直排列的电池之间热失控传播的影响,明确了热失控及传播的临界判据,通过对电池表面温度数据和实验现象进行分析,记录了不同工况下的热失控传播时间,研究了电池SOC和间距对电池竖直方向热失控传播的影响情况,并通过定性分析得到了竖直方向热失控传播的机制。研究表明,80%和100%SOC的电池能够发生竖直方向热失控传播的临界间距分别为4 mm和6 mm,当SOC等于50%时,电池不会发生竖直方向的热失控传播,且增加电池的SOC或减小电池间距都会在一定程度上缩短热失控传播时间。另外,对竖直方向热失控传播机制进行了定性研究。实验发现下层电池在热失控过程中会释放剧烈程度不同的两次火焰,在本文中将其分别定义为第一次的喷射火焰和第二次的稳定火焰,它们分别对应了竖直方向热失控传播中两种不同的传播机制:当电池处于热失控传播的临界条件时,热失控传播需要由第二次的稳定火焰触发;然而当电池所处滥用条件比临界条件更危险时,第一次的喷射火焰即可触发热失控的传播。此外,本文进行了水平方向热失控传播实验研究。通过改变电池的SOC（50%,80%和100%）和水平方向间距（1 mm和2 mm）,并对实验现象、电池表面温度数据等实验结果进行分析,记录了不同工况下的热失控传播时间。结果表明,50%SOC的电池在1 mm间距下无法发生热失控传播;而80%和100%SOC的电池在1 mm间距下均可发生水平方向热失控传播,但当水平间距增加为2 mm时,均无法发生热失控的传播。热失控传播时间会随着SOC的增加而逐渐缩短,在1 mm间距下,对于80%SOC和100%SOC的电池,热失控传播时间分别为114 s 和 96 s。最后,利用铜管设计并开展了一项实验,计算了电池的表面换热系数和比热容,并进一步计算热失控传播过程中电池之间传递的热量,分别得到了水平和竖直方向热失控传播传热特性。实验结果表明,所用电池的表面换热系数为11.57 W/m2·K,电池的比热容为1120.2 J/kg·K,且100%、80%和50%SOC电池在热失控过程中释放的总热量分别为29.59、28.22和26.41 kJ。同时,结合实验的临界工况计算了电池发生热失控传播所需的传热量,得到触发100%和80%SOC的电池发生竖直方向热失控传播所需的最低热量分别为5.07 kJ和5.17 kJ。另外,为分别得到竖直和水平方向热失控传播机制,首先计算了竖直方向热失控传播中通过固体热传导传递的热量值占总传热量的比重,对于100%、80%和50%SOC的电池,这一比重分别为5.34%,5.19%和4.05%,并结合实验现象分析得出竖直方向热失控传播的主要传热方式为下方电池产生火焰的对流和辐射传热。而对于水平方向热失控传播,则分别计算了两电池间通过空气层的热传导值和通过壳体间辐射传热的热量,发现通过电池壳体间辐射传热占电池间传热量的比值随水平间距的增加而逐渐升高,具体表现为——对于50%SOC的电池,当水平间距为1 mm时,通过电池外壳之间辐射传递的热量占总传热量的比例为68.7%;对于80%SOC的电池,当水平间距从1 mm增加至2 mm时,通过电池外壳之间辐射传递的热量占总传热量的比例从57.3%上升至66.5%;对于100%SOC的电池,当水平间距从1 mm增加至2 mm时,通过电池外壳之间辐射传递的热量占总传热量的比例从59.0%上升至65.5%。综上,对比分析了电池分别在竖直和水平方向上热失控传播的传热机制,结果表明,对于竖直方向热失控传播而言,主导传热方式为火焰的辐射和对流,而在水平方向上,随着电池间距增加,电池壳体间辐射传热所占比例逐渐增大。本文通过实验分别研究了 18650三元锂离子电池在竖直和水平方向上热失控传播的规律,并创新了一种实验方法,计算了电池的比热容和表面换热系数,从而揭示了电池间热量传递的特性。本文的研究结果与创新方法,对于量化分析锂离子电池热失控传播机制以及热失控热量传递特征,提供了实验支撑。