华北电力大学巨星：浸没液冷下锂离子电池的老化特性与安全表现
近日，2025中国国际电池工业博览会（IBIE2025）在深圳召开，同期会议2025中国国际电池应用大会暨第三届中国国际新型储能发展峰会上。华北电力大学教授巨星，发表《浸没液冷下锂离子电池的老化特性与安全表现》主题报告。围绕浸没液冷技术开发、储能安全与电池老化相关方面重点分析。
巨星首先介绍，华北电力大学为电力行业头部高校，在储能领域成果丰硕，2021年获批国家储能技术创新平台，依托此平台建成完备的实验中心，围绕 “储能安全、氢储能、储能系统” 三大任务，已建成覆盖电池性能、热管理、监测诊断及失控防护的三个完备实验室，实验室在浸没 / 相变材料表征、液体检测、失控测试等方面条件优越且测点充足，正开展大量基础性测试。
此外，还获批新型储能北京实验室，其为该实验室储能安全方向负责人，团队由7 位跨领域教授、副教授组成。近年来开展的开发工作基本围绕浸没式展开，核心特点是与企业深度绑定，提供全方位服务，涵盖整体热仿真、浸没液评估、大型模组仿真与测试、安全研究，以及数字孪生、温度场处理、监测与诊断系统等领域。
他表示，自2018年进入该领域，坚定看好其广阔前景，认为不能仅将其视作热管理手段，它实则是成体系的综合技术。材料层面，需从众多浸没液体中选择，重点考量与电池包、电池材料的适配性；设计层面，与传统空气环境下的电池设计差异显著，液体环境会改变电池的特性与应变；安全层面，因能解决燃烧三要素中的两个问题，事故风险极低且消防防护表现好，近年吸引大量企业涉足；监测层面，液体介质提供丰富测量手段，可反映电池变化或老化失控特征，还能改善电池一致性与变化线性度，同时基于浸没体系构建的数字孪生，与实际场景适配性更强。
巨星强调，目前浸没技术尚处初级阶段，工作多集中在电池设计层面，推动其工程化成熟应用，核心在于成本问题，经研究，浸没技术能通过可控的浸没液用量，在满足安全与冷却需求的同时，可避免成本显著增加，还能大幅提升电池容量与效率，长期运行下内部收益率远高于常规方式，带来显著经济效益。
他指出，储能系统技术路线分整包与整簇两种方案，从经济性看整簇价格更低，从实际系统出发整包在时限上更具优势；浸没液体系含合成油、制冷剂、氟化液等，结合材料价格当前以合成油为主。他认为电池冷却技术将沿 “风冷 - 间接液冷 - 直接液冷” 发展，早期数据中心便是例证，且电芯领域应用浸没技术能带来更优边际效应。
材料方面，开展大规模浸没液选型测试，分析电池包材料与电芯在不同工况下的兼容性，发现多数电池包材料不适用浸没领域，材料体系将大幅变化，还制定了浸没液热特性综合评价准则，应用中电特性分项筛选更合理，热特性可用综合指标。
热设计上，针对电芯尺寸增大需求，借鉴芯片领域成果引入MMPF方式实现流动分配，52串标准、1P工况下温差可控制在1.1K左右，实际测试在2K 以内；优化中间电板使其成为冷却结构一部分，通过多目标优化实现最佳设计与工况，同时推动整簇和整箱系统升级，结合流动传热计算、外部热仿真与 BMS 管理，为电池管理提供更准确指导。
在老化失控行为特征及安全边界研究中，其团队分析全浸没下三元锂电池与磷酸铁锂电池的热失控情况发现，三元锂电池最高温远高于后者且会持续燃烧；而浸没液对磷酸铁锂电池失控抑制效果显著，全浸没时其最高温可降至100度左右，还能延长热失控触发时间、减缓充放电参数变化速率。不同浸没液对磷酸铁锂电池影响差异明显，合适的碳氢浸没液可延长热失控时间、降低表面温度，但相同液体量下，热失控后浸没液最高温相差不大，建议控制浸没液用量以维持低温。此外，还在研究电池残留物及浸没液在失控前后的产气差异。
分析不同冷却条件下电池完整老化过程，发现单电池在不同浸没液下的寿命比风冷延长20%-50%，整体电池参数表现更具规律性与线性化。
在前期，明确电池生命周期中各项特征的变化规律，提取关键参数描述其与SOH的关系，还进一步提取差分伏安热指标，从电化学热和阻抗角度分析电池老化行为，相关研究正处于投稿阶段。
监测方面，浸没条件下电池的应变规律与风冷相反；开展快速计算、构建虚拟模型以减少温度测量布置并提升测量精细化，同时通过算法控制电池运行，实现节能与更优响应。
