即將到來的電能時代正在將車輛的儲能系統從化石燃料轉變為電化學儲能系統，這將推進車載動力系統從發動機轉變為電動機。

儲能和動力系統的變革正在推動汽車行業的一場革命，即研發總成系統更加電氣化的新能源汽車。與其他可充電電池類型相比，鋰離子 (Li-ion) 電池具有更高的能量密度、更輕的重量、無記憶效應和更低的自放電率，已成為近年來最有前途的儲能技術。這些特性使它們在電動汽車 (EV)、混合動力電動汽車 (HEV) 和插電式混合動力電動汽車 (PHEV) 中的應用備受矚目。

特斯拉 Model S 、日產聆風 EV、寶馬 i3、現代 Kona Electric 等品牌以及印度市場的電動汽車在全球市場的持續商業化，許多知名企業進入電動汽車領域，例如 TATA 和老派 NEXON EV Mahindra REVA與ATHER、 OLA Electric 、SIMPLE、Hero等兩輪車領域進一步推動了鋰離子電池技術的快速發展，并引發了公眾對其未來的廣泛期待。

目前，對鋰離子電池的研究大多集中在材料方面，以提高比能量、功率和循環壽命，而對熱相關問題的關注相對較少。 甚至品牌也使用續航，快速充電等術語，這些術語通常會引起客戶的注意。最終消費者正在慢慢接受 2 輪車的續航里程能力，但在 4 輪車領域查看 BEV 時仍然存在續航里程焦慮。為了延長電動汽車或SUV的總續航里程，則應該提高單位為Wh·L?1的體積能量密度。同樣，電動公交車重量能量密度也有待提高續航里程。

然而，具有較高能量密度的材料可能具有較低的熱穩定性，從而導致安全問題，例如熱失控(TR)。TR和TR誘發的冒煙、起火甚至爆炸是鋰離子電池事故中最常見的特征。煙霧、火災、爆炸是引起公眾關注的嚴重安全問題。對事故的恐懼阻礙了市場對電動汽車的全面接受，因此許多國家要求鋰離子電池通過強制性測試標準，例如在其應用于 EV 之前的UN 38.3、UN R100、SAE-J2464、IEC-62133、GB/T 31485等。

在考慮因熱失控 (TR) 引起的事故時，可能有兩種可能性：一種是自致故障，另一種是實際使用中的濫用情況。從概率上看，鋰離子電池的自感失效是存在的，但程度很低。如圖所示分類：

內部短路 (ISC)是熱失控 (TR) 最常見的特征，幾乎所有的熱失控都伴隨著 ISC。根據分離器的失效機制，考慮到上述情況，熱失控可分為三類。通過自放電率和外來熱的產生來評估ISC的危險程度z，如表所示，ISC可以分為三個級別。

為提升鋰離子電池的熱性能，降低電池的發熱量和提高散熱速率是兩個可行的方案：

l從內部看，電池芯中的電極在充電/放電過程中產生大部分熱量，因此，電極的優化設計對于最大程度地減少電池中的熱量產生至關重要。這包括考慮多種因素，例如電池的形狀（無論是棱柱形、圓柱形還是袋狀）、電極的熱物理特性、電池級別的熱和電流分布、發生的電化學反應。

從外部看，在電池組中實施的熱管理系統 (TMS) 有助于緩解快速升溫，并提高鋰離子電池在充放電過程中的穩定性和安全性。該 TMS 可以在模塊級別實施。

TMS一般用于高放電率下工作的電池，尤其是需要長壽命周期（>10年）且更換成本高的大型電池組。例如，由于電池維修成本高、每個 SE 的車輛成本高以及汽車更換率相對較低，所有 HEV、PHEV 和 EV 都必須配備熱管理系統 (TMS)。近年來，全球各個研究小組已經嘗試和測試了幾種可以輕松從電池組中移除熱量的技術。如所見，它們可以以多種方式分類。

TMS 權衡分析中傳統上考慮的因素包括能源效率、資本成本、操作便利性、維護要求和可靠性。不建議將冷板和熱電設備用于商業系統，因為它們分別具有高熱阻和低性能系數。

然而，Gentherm Incorporation 在其商業設計中采用了熱電設備，而冷板則用于GMC Volt和特斯拉 Model S 電池組，這表明這兩種技術近來都有顯著改進。溫度范圍和溫度變化是影響電池組性能的兩個關鍵參數。環境溫度可能在 -35 到 +50 度之間變化。不同地區、氣候和季節的攝氏溫度，而電池所需的溫度范圍約為+15 ~ +35 攝氏度。 

此外，電池的不一致性和熱邊界條件會導致電池組中電池之間的溫差。這些主要問題需要精心設計的電池熱管理系統 (BTMS)。傳統的熱管理系統，如風扇和冷卻板，要么具有低可擴展性，要么在具有挑戰性的條件下提供邊際性能（根據冷卻水平和再生率的組合估計）。其他有趣的替代方案（如熱聲、磁等）也可用，但它們尚未達到完全的技術成熟度。  

因此，可以得出結論，一個強大的模塊化熱管理系統 (TMS) 將是一個混合系統，通過聯合至少兩個不同的 TMS 來設計。考慮到技術風險、易于集成、成本和能源效率等因素，可以推斷 PCM 將成為模塊化 TMS 組件的組成部分。

當電池內部產生的熱量超過散發到周圍環境的熱量時，熱失控就開始了。是什么導致電池過熱導致熱失控？——環境溫度、電池時代、浮充電壓、過度充電。

最小化熱失控的方法

熱失控的減少可以在三個層面上實現，第一：通過材料改性提高抗TR性能的本質安全性；第二：針對實際濫用情況設置被動防御，開發TR前預警算法；第三：延緩或抑制熱跑道傳播等次生危險，為事故發生后乘客從電動車上逃生贏得足夠的時間。

我們相信三級安全設計的概念可以顯著幫助減少事故中的熱跑道危害。研究人員應充分了解三級安全設計理念，為即將到來的更高能量密度鋰離子電池時代做好準備。