鋰電池熱失控研究的可視化分析

摘要：隨著新能源領域的快速發展，鋰電池的安全性能受到極大的關注。本文借助CiteSpace 軟件，對該領域年發文量、作者共現，以及關鍵詞進行可視化分析。經過分析發現，國內對鋰電池熱失控研究的熱度不斷走高，年發文量逐年遞增的趨勢；研究主題由淺入深，從對外部性能的研究轉變為對內部安全控制的研究；但該領域研究學者之間尚未形成密切的聯系，彼此間的交流協作較少，學者間應加強合作溝通。

關鍵詞：鋰電池；熱失控；CiteSpace 軟件；可視化分析

0 前言

當今社會，能源短缺與環境污染成為了全球共同關心的兩大問題，在能源可持續發展和環境保護兩大命題之下［1］，世界各國都將目光投射到新能源相關產業。鋰電池由于其儲存能量密度高、自放電率低、高溫適應性強、電池質量輕、使用壽命長而被廣泛使用。隨著鋰電池需求量的不斷增大，針對其安全性能的研究力度也不斷加強。近年來，大量的學者已對造成鋰電池熱失控的三大因素——熱濫用、電濫用、機械濫用，進行了細致的研究。與之相關的文獻也與日俱增，但缺少對該領域發展趨勢和研究熱點進行歸納總結的文獻。本文對已有文獻進行可視化分析與總結，讓我們能更好的把握鋰電池的安全性能，這對我國新能源的發展具有重要意義。

1 數據來源及研究方法

本研究選用中國知網（CNKI）作為數據來源庫。通過高級檢索，主題為“鋰電池熱失控”，時間范圍“2014—2023 年”，得到697 條結果，經過手動篩選，排除相關度低的文獻，最終得到443 篇有效文獻。選擇Refworks 格式將443 篇文獻導出，作為原始數據庫導入到CiteSpace6.2.R6 軟件中，得到各類知識圖譜。通過可視化分析，對該領域的發展脈絡和研究現狀進行系統的歸納總結，展現目前的發展趨勢和前沿熱點，以期為后續的學者提供參考，拓寬研究視角。

2 作者共現圖譜

作者共現圖譜一定程度上能夠反應該領域的主要研究者及各自的合作情況，如圖1 所示。圖中節點大小反映的是作者的發文量，節點越突出說明該作者在鋰電池熱失控研究中的共現頻次越高［2］。圖2 為關鍵詞共現圖譜，其中共有257 個節點，437 條連線。其中，張青松、陳現濤、賀元驊發文量最多，占發文總量的19.14%。根據賴普斯定律［3］，N = 0.749√Mmax，可算出該領域核心作者的最低發文數量N，其中Mmax 為發文最多作者的發文數量。Mmax=20，計算得N≈4。發文總量大于等于4 篇的作者有28 人，核心作者發表文獻總量為189 篇，占全部文獻數量的42.67%。當所有核心作者發表文獻總量大于或等于全部文獻數量的50% 時，則認定有核心作者群的形成，而占比42.67% 表明在該鄰域目前還沒有核心作者群的形成。

由作者共現圖譜（圖1）可知，該領域作者分布呈整體分散但內部聚攏的狀態。形成了以張青松、陳現濤、賀元驊為首的小面積的團隊，但尚未形成大面積的協作模式。對核心作者進一步進行分析發現，以張青松為首的團隊主要是對隨著電池循環老化，不同因素對電池熱失控所產氣體的危險性進行分析；陳現濤團隊主要是對不同環境壓力下的電池熱特性進行分析；賀元驊、孫強團隊主要是對鋰電池火災的抑制途徑進行研究。作者共現圖譜的網絡密度為0.013 3，說明當前研究學者之間的聯系較為稀疏，研究團隊的力量較為分散，彼此間的交流合作較少。研究學者應打破彼此間的學識壁壘，實現不同研究方向的融會貫通，形成鋰電池熱失控研究的群聚效應，加速該領域的高效發展。

3 研究熱點分析

3. 1 關鍵詞共現

關鍵詞能明確而清晰地表達文獻的內容，通過對關鍵詞的分析，我們能夠更好地把握該領域的發展趨勢與研究動態。從關鍵詞共現圖譜（圖2）中可以看出，節點有270 個，連線有630 條，網絡密度為0.0175。由圖2 可知，該圖譜呈現出較為緊密的網狀結構。除去“ 鋰電池”“ 熱失控”這兩個關鍵詞，“動力電池”“安全性”“過充”“荷電狀態”等為高頻詞匯，說明在針對鋰離子電池的研究中，動力電池研究的占比較大；在有關熱失控特性的研究中，針對過充、荷電狀態的研究占比較大?！皠恿﹄姵亍钡难芯恐饕窃诓煌墓r下建立熱失控模型，分析熱失控特性參數隨影響因子的變化規律，進而提出相應的預防對策。“ 過充”的研究主要是在不同電壓、過充倍率、溫度條件下進行過充實驗，探究熱失控的溫度變化規律，探索氣凝膠材料阻止過充引發熱失控蔓延的能力?！昂呻姞顟B”的研究主要是探究不同SOC 下以及某一SOC 點不同產熱量下的熱失控蔓延模型熱行為［4］。

3. 2 關鍵詞聚類

關鍵詞聚類可以更加清晰地呈現不同研究主題間的共同特征。通過淺語意索引算法（LSI）可以得到出關鍵詞聚類圖譜（圖3）。聚類模塊值Q 和平均輪廓值S 是用來衡量聚類效果的指標［5］。通過計算可知，聚類模塊值Q 為0.528 9，大于0.3，表明該聚類結構是較為顯著的；平均輪廓值S 為0.904 4，大于0.7，表明該聚類是可信的。圖4 呈現了圖譜中的前八個聚類，包括“#0 鋰離子電池”“#1 安全工程”“#2 熱失控傳播”“#3 熱失控抑制”“#4 電動汽車”“#5 動力電池”“#6 荷電狀態”“#7 在線分析”。同質性>0.5，表明聚類結果合理［6］。

4 結語

綜合以上分析，鋰電池熱失控的研究已經進入了較為成熟的深入研究階段。熱失控相關研究的發文總量逐年遞增，尤其是近期呈現出猛增的趨勢。研究學者之間沒有形成密切的聯系，彼此間的交流合作較少。關鍵詞突現結果表明，鋰電池熱失控研究前期主要側重于與安全相關的研究。通過對以上知識圖譜的分析，可以清晰地了解研究熱點的變化，但本次的可視化分析也有一定的局限性。首先是數據的來源較為單一，只采用了中國知網（CNKI）作為數據庫；其次是檢索的時間范圍較小，手動篩選相關性較低的文章，可能導致最終結果不夠周密客觀，無法概括鋰電池熱損失相關研究全部的數據。

參 考 文 獻

［ 1］ 亓振鋒. 鋰電池熱失控與引燃特性研究[D]. 天津：天津商業大學，2022.

［ 2 ］ 楊婷. 基于CiteSpace 的我國傳統村落保護研究知識圖譜分析[J]. 建筑與文化，2023，（12）：70-72.

［ 3 ］ 宋昕，岳利峰，陳穎等. 基于CiteSpace 的針刺治療卒中后抑郁的研究熱點和趨勢分析[J].遼寧中醫雜志，2024，51（2）：11-19.

［ 4 ］ 吳航. 大容量鋰離子電池全荷電狀態下熱失控特性與建模研究[D]. 上海：上海理工大學，2022.

［ 5］ 曾欣欣，印晶，黃趁，等. 基于CiteSpace 的茶飲料研究可視化分析[J]. 食品工業科技，2024，45（13）：38-49.

［ 6 ］ 陳和敏，肖文芳，陳和明，等. 基于CiteSpace 的蘭花保鮮研究進展及可視化分析[J]. 中國農學通報，2023，39（1）：151-164.