由于能源短缺和环境问题的制约,发展新能源汽车成为交通能源转型的必经之路。动力电池是新能源汽车的主要动力来源,而在众多电池中,锂离子动力电池是发展核心。故而,锂离子动力电池的热安全问题,对电池系统乃至整个电动汽车的安全性能、工作效率与使用寿命,都有着至关重要的影响。本文对锂离子圆柱电池单体及模组,在正常工况和热失控状态下电池的热效应变化特性以及不同结构下的热传播特性进行分析。具体内容包括以下三部分。通过试验对锂电池单体的基本性能进行评估,对不同充放电倍率以及不同环境温度下电池容量变化进行分析比较。发现在-20℃时,电池容量衰减了29.9%;锂离子电池的放电倍率越大,其放电容量和放电平台越小。锂离子电池的放电容量及放电平台与放电倍率成负相关特性。根据电池热失控各部分材料所释放的热量建立了电池的热失控模型,并结合电化学模型可对电池的放热特性作如下分析。热失控可分三个阶段:第一阶段:温度呈线性上升,针刺造成电池发生短路,释放出大量的热量,使得温度上升;第二阶段:温度呈指数型上升,该阶段特性是由于此刻温度已达到电池材料发生副反应的温度阈值,电池各部分材料开始发生分解反应,释放出大量的热量,温度骤升;第三阶段:温度稳定,该阶段是由于电池材料分解反应结束,不再释放热量的原因。针对多数量的圆柱电池模组,研究模组在不同工况下热效应和传播特性。发现在某等温线上,电池的放电时间的长短与放电倍率的大小存在一个反比例关系。在电池实际工况时,给定电池温度安全阈值,可根据该特性提供一个时间预警的方案,防止温度过高时对电池造成电池损坏。研究模组内不同排列结构时热量的传播特性。发现采用插排结构以及增加电池间隙能够减缓电池热量的传播速率;在发生热失控时,也能使电池热失控触发时间延后。可依据温度以及温升速率作为分级预警的标准依据,对电池模组进行热失控预警设计提供参考。