Coupled Thermal-Gas-Combustion Modeling of Thermal Runaway Propagation in a Manganese-Based Lithium-Ion Battery Module

作者
Chen Wu,Jingru Huang,Chao Zhou,Utku Gungor,Jian Wang,Zhengwei Wang,Chengshan Xu,Xuning Feng
出处
期刊:Batteries [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:12 (9): 360-360
标识
DOI:10.3390/batteries12090360
摘要

This study addresses the lack of quantitative understanding regarding vent-gas combustion feedback in thermal runaway propagation of manganese-based prismatic battery modules. We develop a coupled multiphysics model integrating solid heat transfer, runaway kinetics, gas ejection, and turbulent combustion, informed by constant-volume reactor tests on a single cell that yield a total gas release of 10.6 mol per cell, with H2 and CO comprising about 49% of combustibles. Model predictions are validated against three-cell module propagation experiments, capturing sequential failure with simulated inter-cell intervals matching experimental repeats that range from 71 to 105 s. The combustion model assumes auto-ignition-based initiation and therefore does not address the stochastic ignition delays observed in the experiments. It is intended for quantifying propagation acceleration once combustion has commenced. Quantitative heat-flow analysis reveals that gas-phase convective and radiative heating contributes substantially to the total heat flux on adjacent cells during venting, and direct comparison between simulations with and without combustion shows that combustion reduces inter-cell propagation intervals by 8–11%, confirming that combustion actively accelerates propagation. Simulations further resolve the combustion zone extending up to 0.4 m laterally. This framework provides a predictive tool and mechanistic basis for vent-gas management and flame-mitigation strategies in battery energy storage systems.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
PigGyue发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
温柔的百川完成签到,获得积分10
2秒前
于吉武完成签到,获得积分10
2秒前
打打的应助被优秀的冰薇采纳,获得10
3秒前
狗狼狼发布了新的文献求助10
3秒前
深情安青的应助被kelly1122采纳,获得10
3秒前
3秒前
冉苗苗发布了新的文献求助10
5秒前
李健的小迷弟的应助被海人采纳,获得10
5秒前
6秒前
好咯完成签到,获得积分10
7秒前
LBK完成签到,获得积分10
7秒前
研友_VZG7GZ的应助被hrpppp采纳,获得10
7秒前
无界发布了新的文献求助10
8秒前
W~舞完成签到,获得积分10
8秒前
科研通AI6.4的应助被糖布里部采纳,获得10
8秒前
郝晓东发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
Rufina0720发布了新的文献求助10
10秒前
留无影完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
许可证完成签到,获得积分10
12秒前
科研废物的应助被迅速听白采纳,获得10
12秒前
科研通AI2S的应助被ao123采纳,获得20
12秒前
贪玩的秋柔的应助被小羊驼采纳,获得10
13秒前
14秒前
Aria发布了新的文献求助10
14秒前
优秀的冰薇完成签到,获得积分20
15秒前
科研通AI6.4的应助被lulu采纳,获得10
15秒前
小蘑菇的应助被Rufina0720采纳,获得30
16秒前
17秒前
Claudia黄完成签到,获得积分10
17秒前
寒冷的穆完成签到,获得积分10
18秒前
ao123完成签到,获得积分10
19秒前
无花果的应助被PigGyue采纳,获得10
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Mathematical models in hydrology 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Erzählte Gnade 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8086709
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9500489
关于积分的说明 21419051
捐赠科研通 7657893
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3403167
关于科研通互助平台的介绍 2532198
邀请新用户注册赠送积分活动 2441808