The Innovation | 电化学、热、力如何“互动”？解密锂离子电池热失控多物理场耦合

本文旨在系统梳理锂离子电池运行、衰减及热失控过程中涉及的电化学、力学和热学多物理场耦合机制，并构建相应的模型。研究背景是电池内部复杂耦合现象难以直接观测，需通过建模来理解。研究目的为：从热力学、动力学和衰减机制理解电化学特性；从内部扩散/热应力及外部载荷理解力学特性；从正常工作产热和热失控理解热特性，并总结其相互作用。论文详细分类了零维至三维、颗粒至系统层级的电化学模型（P2D、简化模型、衰减模型、3D重构）、力学模型（扩散应力、热应力、机械失效）和热模型（平均热、电-热耦合、电化学-热耦合、热失控模型），进而归纳了电化学-力-热耦合模型的构建与应用。结论指出，准确的参数获取（如锂扩散系数、离子电导率等）与模型验证（通过电压、温度、裂纹位置等）是建模关键。未来研究将聚焦于原位内部特征获取、物理信息神经网络、通用开源模型及系统级建模扩展，为电池安全设计与工程应用提供理论指导。