Evaluation of Thermal Runaway Venting Characteristics for High-Energy Density and High-Power Density 21700-Format Li-ion NMC Cells
Notice bibliographique
Résumé
The increasing use of lithium-ion batteries in aviation to support carbon-neutrality objectives raises critical safety challenges, particularly regarding thermal runaway and the venting of hot, flammable, and toxic gases. While previous studies have investigated cumulative gas release, there is a lack of transient experimental data on key venting parameters such as average ejection rate, duration, and gas temperature during thermal runaway. To address this gap, a custom low-cost test bench was developed to experimentally characterize gas venting behavior under critical thermal runaway conditions, where material ejection is maximized, using conduction heating. The tests were conducted in an inert nitrogen atmosphere to isolate gas venting from secondary reactions such as combustion, allowing a focused characterization of the venting phenomenon. The test bench consists of a sealed 45.8-liter pressure vessel instrumented with thermocouples and a high-speed pressure sensor enabling the evaluation of the total ejected gas, venting duration, and ejected gas temperature, with data sampled at 1 kHz. Tests were conducted on two commercial 21700-format NMC cells: a high-power cell (Molicel® P42a) and a high-energy cell (Samsung® 50e). Each cell type was tested three times, and the reported results reflect the average of those tests. Both cells triggered thermal runaway at temperatures between 210 and 220 ℃ and released comparable amounts of gas when normalized by capacity, 0.059 mol/Ah for the high-power cell and 0.072 mol/Ah for the high-energy cell. The high- power cell completed its venting in approximately 376 ms, while the high-energy cell did so in 291 ms. Ejected gas temperatures ranged from 640 to 960 °C. When adjusted to these ejection temperatures and standard atmospheric pressure, average ejection flow rates ranged between 50 and 100 L/s, with the high-power cell tending toward the lower end and the high-energy cell exhibiting higher flow rates. These findings provide essential data for designing safe venting and containment systems in aerospace environments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».