在能源危机与气候变化的双重压力下，交通电气化与电化学储能领域正经历重大发展[1][2]。作为交通电气化和电化学储能的核心动力来源，锂离子电池（LIBs）凭借其高能量密度[3]、长循环寿命[4]及环境友好特性[5]，在全球从化石燃料向可持续可再生能源转型过程中发挥着关键作用。随着电动汽车和电化学储能系统的快速发展，锂离子电池（LIB）的累计出货量在2023年达到1202.6吉瓦时，预计到2030年将超过5004.3吉瓦时。然而，锂离子电池的广泛应用也伴随着因热失控（TR）引发的安全事故频发，该现象涉及极端热量产生与大量可燃燃料费释放，从而对锂离子电池的可靠安全使用构成严峻挑战[6]。 由于采用易燃电解质和活性电极材料，锂离子电池(LIBs)在滥用条件下极易发生热失控(TR)[7]，可能引发火灾甚至爆炸等灾难性事故。为降低锂离子电池实际应用中的热失控发生率，众多学者围绕内部放热反应[8]、温度响应[9]、产气特性[10]、泄压行为[11]、火灾风险[12]等方面开展了热失控机理及其特征研究。Ren等人探究了Li(NiCoMn)1/3通过量化内部短路（ISC）产热与放热反应对电池热失控（TR）过程的各自贡献，研究了（NCM）/石墨软包电池的热失控行为[13]。冯等人提出了三个关键特征温度（2、和1, ）来描述锂离子电池的热失控过程，其中2是自发热起始温度，是热失控（TR）过程中的最高温度[14]。Wei等人采用加速量热仪结合气相色谱仪对热失控期间排放气体的组分进行鉴定，结果表明LiFePO3（LFP）与NCM电池释放的气体主要成分为H、CO、CO1以及烃类气体[15]。Peng等人采用傅里叶变换红外光谱技术，定量评估了不同荷电状态(SOCs)下LFP电池的火灾风险与毒性危害[16]。Wang团队研究了充放电速率对锂离子电池热失控行为及喷射火焰特性的影响，结果表明随着充电速率的提升，可观察到热失控特征逐渐恶化[17]。T2 is the onset temperature of TR and T3 is the maximum temperature during TR [14]. Wei et al. employed accelerating rate calorimeter combined with a gas chromatograph to identify the components of venting gases during TR, results of which revealed that gases released from both LiFePO4 (LFP) and NCM batteries were mainly composed of H2, CO, CO2, and hydrocarbon gases [15]. Peng et al. quantitatively assessed the fire risks and toxic hazards of LFP batteries with various state of charges (SOCs) using the Fourier transform infrared spectroscopy [16]. Wang et al. studied the effects of charge/discharge rates on TR behaviors and jet flame characteristics of LIBs, which revealed that the deteriorated TR characteristics can be discerned with the increase of charging rate [17]. 随着锂离子电池（LIB）技术从单体电池发展到具有不同电气连接的电池模组，阐明电池系统层面的热失控（TR）行为与传播特性变得至关重要。为满足实际应用中的电流与电压需求，锂离子电池不可避免地需要通过不同电气连接方式组装成模组和系统。目前电池系统的主要电气连接构型包括开路、串联、并联、先并后串与先串后接，如图1所示。除单体电池热失控研究外，众多学者已针对不同电气连接方式下电池的热失控特性与传播行为展开研究。已有大量研究探讨了影响开路电池热失控（TR）传播的客观因素，如荷电状态（SOC）[18]、触发方式[19]、正极材料[20]、空间环境[21]、气压[22]、电池排列方式[23]、循环倍率[24]以及氧浓度[25]。这些研究一致表明，相邻电池间的热传递是驱动开路电池热失控传播的主要途径。此外，多项研究考察了串联电池组[26][27][28][29][30][31][32]或并联电池组[27][28][33][34][35][36][37][38][39][40]的热失控及其传播行为（如图1所示）。串联电池组的热失控传播特性通常与开路电池相似，而并联电池组则表现出更剧烈的热失控反应和更短的传播时间。平行配置中热失控加速传播的主要诱因是内短路引发的电池间电能转移[37]。 与大量关于开路、串联和并联连接方式下电池热失控（TR）及其传播的研究相比，针对电混合连接电池系统（尤其是串并联构型）中TR问题的研究较为匮乏，如图1所示。近期，部分研究开始关注并串联电池模组的TR特性。徐等人针对三种电池模组（12个无电气连接的独立电池、3P4S模组和4P3S模组）开展了TR传播实验，发现并串联构型对TR传播行为无显著影响[41]。李等人研究了由12个NCM电池以4P3S构型组成的封闭式软包电池模组的TR传播与燃烧特性[42]。王等人阐明了遭受过充和单侧预热的磷酸铁锂电池组的热失控特性，该电池组采用16节电池的混联配置（4P4S）[43]。贺等人研究了棋盘式排列对2P10S电池组热失控传播的抑制效果，证明该配置可提升电池系统的热安全性[44]。然而，学界对混联配置电池模块的热失控及其传播行为关注甚少，且此类电气连接模式对热失控演变的内在影响机制尚不明确。随着电池应用场景的扩展包，近年来混联配置被越来越多地用于满足不同的电气和功率需求。例如蔚来ES8电动汽车的电池包由16个模块组成，每个模块采用6S2P的电池连接方式。某储能公司的兆瓦级集装箱式电池储能系统采用400S10P电气连接方式的电池舱[45]。考虑到串并联电路的固有特性，由内部短路（ISC）引发的电流转移可能流经其他正常电池，即使在没有直接热传递的情况下，也可能造成损坏并显著影响热失控（TR）传播。为满足电池系统日益增长的安全性和可靠性需求，必须研究具有串并联混合连接方式的电池模块的热失控特性，并阐明这种电气配置如何影响热失控传播灾害的演化机制。 为填补当前关于串并联电池模组热失控（TR）行为的研究空白，本研究通过隔离相邻电池间的热传递，系统考察了串并联构型对热失控及其传播的影响与内在机制。从温度响应、电压演变、温升速率及温度分布等维度，阐明了串并联电池模组中首颗电池的热失控特性与扳机机制。随后，详细揭示了串并联连接如何影响热失控（TR）从初始TR电池向模组传播的机制，包括温度与电压变化、形貌改变、热量累积以及转移电能等过程。此外，还阐明了串并联模组中自发性过充引发TR传播的作用机制。该发现为理解串并联电池模组的TR问题提供了理论基础，并为电池系统安全设计提供了指导。本研究的主要创新点与贡献如下。
