近年来新能源电动汽车保有量在持续不断增长,与此同时,国内外新能源电动汽车热失控扩散引起起火燃烧事故越来越多。事故诱因通常是电池系统在服役过程中由于过热、过充电、浸水、短路、碰撞变形、被异物刺入等情况引起的一系列不可控放热产气反应。本课题基于新能源汽车行业的事故调查分析,选取热诱发、电学诱发、机械诱发三项典型的热失控触发方法（加热、过充电、针刺）,并结合锂离子电池的技术路线,对25 Ah的NCM 811-Si Ox/graphite和NCM 811-graphite体系软包电池热失控特征数据分析研究,并对热失控的防控与预警提出建议。在热诱发热失控研究中,选择直接加热作为热失控诱发方法,通过对不同荷电态（State of Charge,SOC）的电池进行热失控试验,通过温度、电压、视频采集等多种数据对电池的热失控扩展蔓延行为进行了定量和定性分析。结果显示相比于硅基负极体系电池,石墨体系电池热失控前加热时间更长,从外部引入的热量更多,热失控临界温度更高。两种体系电池热失控时的产气类型均为COx、H2和烃类。最后分析了加热触发热失控释放的能量来源及能量扩散形式,依据硅基和石墨体系大容量软包电池的热失控失效机理,对过热因素触发热失控的事故原因、致灾危害性和预警防控提出了建议。在电学方法诱发热失控试验中,选择过充电作为热失控触发方法研究硅基和石墨体系动力电池的热失控。首先依托加速量热仪（Accelerating Rate Calorimeter,ARC）提供的绝热环境,研究了绝热环境与非绝热环境对热失控特征的影响,发现绝热环境条件下热失控触发前电池表面温度全程高于非绝热环境,电压同比无明显差异。其次,研究1C（25 A）和3 C（75 A）过充电电流下硅基和石墨负极体系电池的热失控特征。3 C大电流过充电触发热失控触发前阶段的时长更短,过充电率更低,热失控临界温度更低,电池损毁情况无明显差别。最后依据电池在电池包中的实际装配状态,采用电池夹具对比分析了夹持力固定作为试验条件对硅基和石墨负极体系电池热失控特征的影响。结果显示,夹持力固定下的过充电时长更长,临界过充电率更高,热失控产热量更高,热失控瞬间产热功率更高。未采用夹具固定状态下电池热失控后,电池毁损更严重。最后,选择针刺作为热失控触发方法,进行了硅基和石墨体系动力电池在不同SOC的机械方法触发热失控试验。结果显示,100%SOC的硅基体系和石墨体系电池在针刺试验中均发生剧烈的热失控燃烧、爆炸,但硅基负极体系电池表现出了更剧烈的热失控现象。即使在10%SOC,依然可见火星喷射,而25%SOC和10%SOC的石墨负极体系电池试验现象主要是冒烟。SOC越低,电池表面温度达到最大值所需的时间越长。SOC相同时,硅基负极体系电池热失控喷燃时间更短,SOC增加,热失控最高温度随之增加。热失控越剧烈,电池表面最高温度越高,热失控后电池的失重比例越高。环境温度监测发现,25%SOC的硅基负极体系电池针刺过程中,周边环境温度依然高于200℃,极易诱发周边电池热失控。石墨负极体系电池仅在100%SOC时才存在类似风险。在对两款商用软包动力电池加热、过充电、针刺方法诱发热失控的过程、临界特征以及对周围环境的影响系统分析表明:与石墨体系电池相比,硅基体系软包电池均显示热失控现象更剧烈,对周围环境的破坏程度更大,热失控后电池受损程度更严重,这与电池体系以及电池能量密度的差异密切相关。本论文对电池系统可能遭遇的三种不同滥用工况的电池热失控过程和致灾危害性进行了研究和分析,初步建立了采用不同负极材料体系的电池热失控特征参数库,特别是针对具有广阔应用前景的硅基负极体系电池。未来随着硅基体系电池热失控系统性定量研究的深入,将有效促进硅基体系电池包安全设计和热失控预警报警系统开发,并进一步提升新能源汽车和电化学储能系统的安全性。