电池退化过程中的安全转换映射：面向全寿命周期电池安全管理的模型化分析

电池安全性至关重要，但安全限制通常是静态的，随着电池退化而变化。因此，许多电池系统都需要过度设计，以满足日益严格的安全要求。本文展示了电池随时间的退化会导致失效行为的演变，并讨论了在电池寿命周期内动态管理安全性的挑战与机遇。我们引入了第一个捕捉电池失效可能性和严重程度随时间变化的框架，基于安全区域及其边界的概念。通过构建一个综合性的物理模型，将多种退化和热失控失效机制集成在一起，我们展示了商业21700电池在不同使用情况下的安全区域和边界如何变化，以及这些变化如何导致现有管理策略产生误报。进一步分析表明，退化机制对安全特性影响显著，尽管容量衰减相似，仍会导致显著变化，这凸显了仅用容量衰减来评估电池可用性的局限性。通过与文献中结果的综合，我们绘制了可能的退化-失效路径图，并推荐未来的研究需求以实现电池全寿命周期安全管理，重点是采用先进的诊断和建模技术，为实际应用准确定义安全状态。