A methodology for reliable thermal runaway propagation mitigation in battery systems with large-format prismatic NMC-811 and LFP battery / Jan Schöberl, Shaw Kang Wong, Thomas Kroner, Niclas Klein, Xiaodan Liu, Philip Bilfinger, Yinjun Xia, Fangshu Zhang, Cristina Grosu, Xuning Feng, Markus Lienkamp / eTransportation, 2026, 28, 100564

Die Eindämmung der Thermal Runaway Propagation ist ein entscheidender Aspekt der Batteriesicherheit, der die Sicherheit der Fahrzeuginsassen gewährleistet. Aus diesem Grund ist sie ein wesentlicher Bestandteil der gesetzlichen Anforderungen und muss in Typgenehmigungsprüfungen nachgewiesen werden. Die Prüfergebnisse unterliegen in der Regel erheblichen statistischen Schwankungen. Diese Unsicherheiten werden jedoch in Simulationen der Thermal Runaway Propagation, die bei der sicherheitsrelevanten Auslegung von Batteriesystemen verwendet werden, oft vernachlässigt, wodurch die Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse unklar bleibt. Dieser Artikel stellt eine Methodik zur zuverlässigen Eindämmung der Thermal Runaway Propagation vor. Der Schwerpunkt liegt auf der Modellierung der Thermal Runaway Propagation in Batteriesystemen mit prismatischen NMC-811- und LFP-Batteriezellen, der Identifizierung sicherer Systemkonfigurationen, der Bewertung ihrer Zuverlässigkeit und dem Vergleich verschiedener Systemkonfigurationen bei ähnlichem Sicherheitsniveau. Eine Risikobewertung der Thermal Runaway Propagation ergab, dass eine Aerogel-Dicke von 4 mm ausreicht, um die Thermal Runaway Propagation im NMC-811-Zellstapel zu verhindern. Dagegen ist eine Aerogel-Dicke von weniger als 1 mm erforderlich, um die Thermal Runaway Propagation in einem identischen LFP-Zellstapel zu verhindern, was die Diskussion über geringere Aerogel-Dicken oder den Verzicht auf das Zwischenmaterial ermöglicht. Allerdings bietet nur eine Aerogel-Dicke von 5 mm im NMC-811-Zellenstapel ein vergleichbares Sicherheitsniveau wie der LFP-Zellenstapel mit 1 mm Aerogel-Dicke, wenn man die Zuverlässigkeit der Verhinderung der Thermal Runaway Propagation berücksichtigt. Somit ermöglicht die Methode ein zuverlässigeres Sicherheitsdesign hinsichtlich der thermischen Ausbreitung sowie eine zeit- und kosteneffiziente Sicherheitsbewertung verschiedener Systemkonfigurationen in der frühen Phase der Batterieentwicklung.

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