從目前的道路車輛到未來的電動飛機，儲能係統的安全性和可靠性對於電池應用至關重要。在進入市場之前，所有電池系統都經過徹底的審查和認證，以確認它們在常規和極端條件下都能安全運行，包括溫度波動、重複充電和放電以及全方位的駕駛循環。

「為確保電池安全NREL 電化學儲能小組高級科學家 Donal Finegan 表示：“製造商必須設計能夠在最壞情況下降低風險的電池系統。”單一細胞這種情況很少見，但包含數千個電池的電池組會增加整體風險。

單電池故障導致的極端溫度可能導致熱失控，引發危險且有毒的火災，並蔓延到整個電池組。

熱安全是國家再生能源實驗室 (NREL) 的核心電池研究。該實驗室的科學家提供了電池系統詳盡的熱特性分析，超越了行業標準的通過/失敗認證流程，以了解電池結構在故障之前、期間和之後到底發生了什麼。

隨著電池需求的持續增長，NREL 專家致力於開發新方法來識別潛在的電池危害並加速全國電池安全研究。

發表的一項研究在自然通訊提供了一種預測熱失控行為變化的新技術，該技術借鑒了 NREL 先前的研究成果，該研究發現了電池噴射質量與熱量產生之間的相關性。

傳統上，熱表徵依賴先進的設備和功能（例如分數熱失控量熱計）來提供確定電池故障期間的熱量輸出和有效設計安全且輕型電池組所需的精確熱測量。

然而，這種設備並未廣泛使用，使得這些評估既昂貴又耗時，並阻礙了電池組中新電池類型的快速採用。

早期創新的更容易實現的流程將使研究人員能夠了解潛在電池的風險，並更快地引入優化的電池設計，滿足消費者需求實現更快的充電、增加車輛行駛里程並延長使用壽命。

「這項研究提出了一種簡化的解決方案，」NREL 的 Paul Gasper 說道，他是期刊文章的合著者，也是 NREL 電化學儲能小組的高級科學家。“儘管電池可能發生故障的方式多種多樣，但我們的模型顯示了某些故障特徵之間的相關性。”

NREL 的最新研究成功證明瞭如何使用簡化的低成本測量（例如熱失控過程中的噴射質量）來準確預測通常需要昂貴的量熱測量的新細胞類型的複雜熱行為。

「任何規模的公司都可以使用這種明智的方法，」法恩根說。“儘管我們仍然建議使用熱量計進行官方安全測試，但這種方法可以幫助縮小適合您規格的最安全電池選擇範圍，然後再進入該研究階段。”

為了設計這個過程，研究人員利用了 NREL 和 NASA 創建的開放存取電池故障資料庫中提供的商用鋰離子電池的量熱測量結果。

作為包含熱失控電池資訊的最大公共資料庫，電池故障資料庫提供了訓練機器學習模型所需的高品質和可靠的數據，以識別哪些電池類型表現出可預測的故障特徵。

這種新方法將使儲能創新者能夠以最少的費用和精力準確、快速地估計新電池設計的安全風險。

更快、更簡單的方法來評估這些熱特性將為電池研究界注入新的活力，將製造商和系統設計人員團結起來，實現我們的共同目標，確保用於電氣化運輸和電網規模存儲等應用的下一代電池組的安全性。