随着技术的迅速发展，可持续和绿色能源的开发已成为推动社会进步的关键（张和魏，2025年；潘等人，2023年，潘等人，2025年）。由于锂离子电池具有高能量密度、高工作电压和长循环寿命（郭等人，2024年；安等人，2025年），它们被广泛应用于便携式电子设备、新能源汽车和电化学储能站（王等人，2024a年；聂等人，2024年）。然而，随着电池的快速发展，其安全问题也日益突出。当电池受到滥用条件的影响时，内部化学反应和物理变化会引发大量热量产生，导致过热、火灾（王等人，2025a年；王等人，2024b年），甚至爆炸（单等人，2024年；周等人，2025年），从而对人类生命和财产构成严重威胁。
为了解决这些安全问题并阐明其背后的机制，已经进行了大量关于各种滥用引起的热失控（TR）的研究。Norian（2013年）发现，在充电和放电阶段，电池容量随着充电状态（SOC）的降低而减小。梁等人（2019年）研究了锂离子电池在过充条件下的电化学行为和热量产生，为改进设计和热管理提供了基础。冯等人（2021年）关注过充安全性，探讨了电池健康状态（SOH）对TR行为的影响，并研究了过充协议对老化电池的影响。关于机械滥用，学者们研究了压缩和钉子穿刺等情景。Le等人（2015年）研究了碳黑微粒（CBMP）改性锂离子电池的循环性能和机械滥用响应。白等人（2021年）观察到增加压缩力可以减少热失控的时间和喷射火焰的持续时间。Qi等人（2023年）使用分析技术研究了压缩引起的TR后的电池残余物，识别出基于压缩的故障的独特特征。此外，毛等人（2018年）研究了钉子穿刺过程中锂离子电池的热失控，发现其可能性和严重性与充电状态（SOC）相关。王等人（2020年）结合实验、数值模拟和隔膜热分析，全面研究了钉子穿刺引起的TR机制。Spotnitz和Franklin（2003年）基于放热反应组和关键参数，开发了五种锂离子电池滥用情景（烤箱加热、短路、过充、钉子穿刺和机械挤压）的预测模型。然而，以往的研究往往孤立地研究滥用情景或不同的电池类型，限制了可比性。本研究通过系统地在同一类型的高倍率循环电池上研究多种滥用模式下的TR，填补了这一空白。
快速充电预计将成为下一代电池应用的主要驱动力；然而，研究表明，增加的充放电速率会显著降低锂离子电池的热稳定性并加速热失控的发生（黄等人，2025a年）。了解这些苛刻条件下的老化机制对于确保电池的使用寿命和可靠性至关重要。然而，显著提高的功率密度增加了火灾和爆炸的潜在风险。在这方面，欧阳等人（2024年）和张等人（2022a年）发现，高倍率循环会加速结构不稳定，且降解速率与充放电电流呈线性相关。他们指出，尽管长期高倍率循环的老化电池通常产生的热量比新鲜电池多，但在恶劣条件下其总热量生成量减少了。Mathias等人（2015年）展示了低温下锂镀层的自我抑制机制，并开发了电化学老化模型以改进健康管理策略。此外，刘等人（2022a年）系统地比较了固体电解质界面（SEI）生长和锂镀层对过充引起的TR的影响，强调了电解质耗尽的关键作用。杨等人（2022年）利用原位实验揭示了轻微过充电池中老化机制与TR特性之间的内在相互作用。张和王等人（2022b年，2021年）发现，高倍率循环——尤其是在低温或超高速率放电下——通过阻碍离子传输而加速老化。然而，当前的研究往往仅关注热条件下的SEI/石墨降解，缺乏多场耦合效应的见解。
关于过充速率对电池安全性的影响，叶等人（2016年）表明，提高过充速率会缩短TR的发生时间。谢等人（2020年）研究了不同C倍率（0.5C、1.5C、2.0C）和环境压力对电池TR的影响，发现较高的倍率和较低的压力会导致TR更早发生，但TR的强度降低。同样，黄等人（2024年）和王等人（2025b年）得出结论，较高的充电速率和SOC水平通常会加剧TR的严重性并加速故障。卞等人（2020年）进一步研究了18650电池组在高倍率充电过程中的TR传播。目前缺乏关于高倍率循环历史如何影响多种滥用条件下TR行为的系统研究。C倍率引起的老化和过充、压缩、钉子穿刺过程中的热响应之间的耦合效应尚未得到充分探索。大多数现有研究仅限于单一刺激触发因素（热、机械或电）。因此，本研究旨在确定高倍率充放电循环如何影响多种滥用条件下的锂离子电池的热失控行为。在100% SOC的软包电池上进行了多次滥用实验，利用红外热成像技术监测关键参数——电压、温度、负载和变形——以描绘热失控过程。
