锂电池热失控研究的可视化分析

摘要：随着新能源领域的快速发展，锂电池的安全性能受到极大的关注。本文借助CiteSpace 软件，对该领域年发文量、作者共现，以及关键词进行可视化分析。经过分析发现，国内对锂电池热失控研究的热度不断走高，年发文量逐年递增的趋势；研究主题由浅入深，从对外部性能的研究转变为对内部安全控制的研究；但该领域研究学者之间尚未形成密切的联系，彼此间的交流协作较少，学者间应加强合作沟通。

关键词：锂电池；热失控；CiteSpace 软件；可视化分析

0 前言

当今社会，能源短缺与环境污染成为了全球共同关心的两大问题，在能源可持续发展和环境保护两大命题之下［1］，世界各国都将目光投射到新能源相关产业。锂电池由于其储存能量密度高、自放电率低、高温适应性强、电池质量轻、使用寿命长而被广泛使用。随着锂电池需求量的不断增大，针对其安全性能的研究力度也不断加强。近年来，大量的学者已对造成锂电池热失控的三大因素——热滥用、电滥用、机械滥用，进行了细致的研究。与之相关的文献也与日俱增，但缺少对该领域发展趋势和研究热点进行归纳总结的文献。本文对已有文献进行可视化分析与总结，让我们能更好的把握锂电池的安全性能，这对我国新能源的发展具有重要意义。

1 数据来源及研究方法

本研究选用中国知网（CNKI）作为数据来源库。通过高级检索，主题为“锂电池热失控”，时间范围“2014—2023 年”，得到697 条结果，经过手动筛选，排除相关度低的文献，最终得到443 篇有效文献。选择Refworks 格式将443 篇文献导出，作为原始数据库导入到CiteSpace6.2.R6 软件中，得到各类知识图谱。通过可视化分析，对该领域的发展脉络和研究现状进行系统的归纳总结，展现目前的发展趋势和前沿热点，以期为后续的学者提供参考，拓宽研究视角。

2 作者共现图谱

作者共现图谱一定程度上能够反应该领域的主要研究者及各自的合作情况，如图1 所示。图中节点大小反映的是作者的发文量，节点越突出说明该作者在锂电池热失控研究中的共现频次越高［2］。图2 为关键词共现图谱，其中共有257 个节点，437 条连线。其中，张青松、陈现涛、贺元骅发文量最多，占发文总量的19.14%。根据赖普斯定律［3］，N = 0.749√Mmax，可算出该领域核心作者的最低发文数量N，其中Mmax 为发文最多作者的发文数量。Mmax=20，计算得N≈4。发文总量大于等于4 篇的作者有28 人，核心作者发表文献总量为189 篇，占全部文献数量的42.67%。当所有核心作者发表文献总量大于或等于全部文献数量的50% 时，则认定有核心作者群的形成，而占比42.67% 表明在该邻域目前还没有核心作者群的形成。

由作者共现图谱（图1）可知，该领域作者分布呈整体分散但内部聚拢的状态。形成了以张青松、陈现涛、贺元骅为首的小面积的团队，但尚未形成大面积的协作模式。对核心作者进一步进行分析发现，以张青松为首的团队主要是对随着电池循环老化，不同因素对电池热失控所产气体的危险性进行分析；陈现涛团队主要是对不同环境压力下的电池热特性进行分析；贺元骅、孙强团队主要是对锂电池火灾的抑制途径进行研究。作者共现图谱的网络密度为0.013 3，说明当前研究学者之间的联系较为稀疏，研究团队的力量较为分散，彼此间的交流合作较少。研究学者应打破彼此间的学识壁垒，实现不同研究方向的融会贯通，形成锂电池热失控研究的群聚效应，加速该领域的高效发展。

3 研究热点分析

3. 1 关键词共现

关键词能明确而清晰地表达文献的内容，通过对关键词的分析，我们能够更好地把握该领域的发展趋势与研究动态。从关键词共现图谱（图2）中可以看出，节点有270 个，连线有630 条，网络密度为0.0175。由图2 可知，该图谱呈现出较为紧密的网状结构。除去“ 锂电池”“ 热失控”这两个关键词，“动力电池”“安全性”“过充”“荷电状态”等为高频词汇，说明在针对锂离子电池的研究中，动力电池研究的占比较大；在有关热失控特性的研究中，针对过充、荷电状态的研究占比较大。“动力电池”的研究主要是在不同的工况下建立热失控模型，分析热失控特性参数随影响因子的变化规律，进而提出相应的预防对策。“ 过充”的研究主要是在不同电压、过充倍率、温度条件下进行过充实验，探究热失控的温度变化规律，探索气凝胶材料阻止过充引发热失控蔓延的能力。“荷电状态”的研究主要是探究不同SOC 下以及某一SOC 点不同产热量下的热失控蔓延模型热行为［4］。

3. 2 关键词聚类

关键词聚类可以更加清晰地呈现不同研究主题间的共同特征。通过浅语意索引算法（LSI）可以得到出关键词聚类图谱（图3）。聚类模块值Q 和平均轮廓值S 是用来衡量聚类效果的指标［5］。通过计算可知，聚类模块值Q 为0.528 9，大于0.3，表明该聚类结构是较为显著的；平均轮廓值S 为0.904 4，大于0.7，表明该聚类是可信的。图4 呈现了图谱中的前八个聚类，包括“#0 锂离子电池”“#1 安全工程”“#2 热失控传播”“#3 热失控抑制”“#4 电动汽车”“#5 动力电池”“#6 荷电状态”“#7 在线分析”。同质性>0.5，表明聚类结果合理［6］。

4 结语

综合以上分析，锂电池热失控的研究已经进入了较为成熟的深入研究阶段。热失控相关研究的发文总量逐年递增，尤其是近期呈现出猛增的趋势。研究学者之间没有形成密切的联系，彼此间的交流合作较少。关键词突现结果表明，锂电池热失控研究前期主要侧重于与安全相关的研究。通过对以上知识图谱的分析，可以清晰地了解研究热点的变化，但本次的可视化分析也有一定的局限性。首先是数据的来源较为单一，只采用了中国知网（CNKI）作为数据库；其次是检索的时间范围较小，手动筛选相关性较低的文章，可能导致最终结果不够周密客观，无法概括锂电池热损失相关研究全部的数据。

参 考 文 献

［ 1］ 亓振锋. 锂电池热失控与引燃特性研究[D]. 天津：天津商业大学，2022.

［ 2 ］ 杨婷. 基于CiteSpace 的我国传统村落保护研究知识图谱分析[J]. 建筑与文化，2023，（12）：70-72.

［ 3 ］ 宋昕，岳利峰，陈颖等. 基于CiteSpace 的针刺治疗卒中后抑郁的研究热点和趋势分析[J].辽宁中医杂志，2024，51（2）：11-19.

［ 4 ］ 吴航. 大容量锂离子电池全荷电状态下热失控特性与建模研究[D]. 上海：上海理工大学，2022.

［ 5］ 曾欣欣，印晶，黄趁，等. 基于CiteSpace 的茶饮料研究可视化分析[J]. 食品工业科技，2024，45（13）：38-49.

［ 6 ］ 陈和敏，肖文芳，陈和明，等. 基于CiteSpace 的兰花保鲜研究进展及可视化分析[J]. 中国农学通报，2023，39（1）：151-164.