Modellering av termisk rusning i batterier

Multifysiksimuleringar tillsammans med fullskaliga försök kan vara ett kostnadseffektivt sätt att designa säkrare batterier. RISE är expert på området.

En termisk rusnings händelse i en batteripack i ett s.k. abuse-test på RISE.

Litiumjonbatterier är en av nyckelteknologierna inom elektrifieringen. Det finns emellertid utmaningar. En sådan utmaning är termisk rusning i batterier. Det betyder att de exoterma reaktionerna i battericellen hamnar utom kontroll, vilket kan leda till snabbt ökande temperatur samt ett snabbt utsläpp av brandfarliga och giftiga gaser. I ett batterienergilagringssystem (BESS) som innefattar ett stort antal battericeller och moduler kan en termisk rusning snabbt spridas från en battericell till hela systemet. Detta innebär en betydande brand- och explosionsrisk. Det är viktigt att förebygga och fördröja sådana katastrofala spridningshändelser.

Publikation: Huang, C., Bisschop, R., & Anderson, J. (2023). A Sensitivity Study of a Thermal Propagation Model in an Automotive Battery Module. Fire Technology, 59(4), 1405-1420.

Jämförelse mellan RISE abuse-test och multifysikberäkningar.

Beräknade temperaturfält i samband med termisk rusning i en batterimodul med hjälp av en kommersiell multifysikprogramvara GT-Suite.

I tätt samarbete med RISE abuse-tester på batterier, multifysikberäkningar kan användas för att:

• studera termisk rusning i battericeller, moduler, packar och även på systemnivå.

• utföra parametriska studier av förbättrad säkerhetsdesign i batterimoduler och BESS.

• beräkna olika scenarion för abuse-tester på batterier, för att ge rekommendationer om vilka scenarion som är mest relevanta att testa.

• beräkna åtgärder som förebygger termisk rusning, till exempel, integrerade brandbekämpningskanaler i batterimoduler och pack eller nedsänkning av batterier i en kylväska.