新能源车辆的广泛采用对地下停车场等封闭建筑空间的室内空气质量和安全构成日益增长的挑战，因为电池的热失控释放出易燃且有毒的气体。本综述系统性地考察了这些气体的产生机制、扩散模式及预防策略，强调其对建筑安全和通风设计的影响。综述详细介绍了主要气体的形成途径、产率及关键驱动因素，包括氢气（H₂）、一氧化碳（CO）和氟化氢（HF）。它强调电池化学成分、充电状态和触发条件如何影响气体释放。在色散方面，本研究分析了建筑结构、通风和车辆布局如何影响气体的输送和积累，总结了计算流体动力学模拟和实验的发现。它追踪了从局部积累和分层扩散到燃烧峰值和中毒风险的危害演变过程，包括潜在的多米诺效应。为预防，审查现有的探测、通风和灭火技术，评估其原理、有效性和局限性。基于这些分析，识别了当前的挑战并规划了未来的优先事项，如开发高保真度风险模型、智能协作预防系统、更深入理解有毒气体二次危害、标准和法规的更新，以及建立全生命周期的安全管理框架。本综述旨在为克服“数据-模型-系统-标准”瓶颈、构建地下车库电池相关风险的高效安全系统提供理论基础，最终将电池电化学与建筑安全工程相结合，为有韧性的建筑环境设计提供参考。

简介

随着全球能源转型的加速和对环境保护的日益重视，新能源车（NEVs）和储能系统作为可持续能源利用的关键技术不断发展。新能源汽车产业发展规划（2021–2035）进一步将其定位为中国成为汽车强国、应对气候变化的关键路径和战略措施[1]。作为“中国制造2025”的重点领域之一[2]，电池的讨论与开发已成为研究热点。然而，NEV的快速发展伴随着相关安全事故的增加[3]。根据国家新能源汽车监管平台大数据安全监管结果报告，自2019年以来记录的79起新能源车辆安全事故中，58%的车辆火灾源于电池相关问题。尽管近年来电池技术取得了显著进步，但安全问题仍是限制其广泛应用的关键因素。地下停车场作为典型的封闭空间，特点是结构复杂、通风有限且能见度低[4]。一旦发生热失控，电池内部温度会急剧上升，引发一系列复杂的化学反应，释放大量易燃和有毒气体[5]，对人体健康和环境构成严重威胁。因此，深入研究地下车库等封闭及半封闭场所中电池热失控产生的气体的生成机制和缓解策略，对于提升灾害理解、优化通风系统、降低安全事故风险以及保护人员和财产具有重大实际意义。此外，它还为建筑师、暖通空调（HVAC）工程师以及建筑安全管理者提供了关键见解，帮助他们设计和运营能够抵御这一新兴危害的地下车库。
关于地下停车场环境，学术界在多个层面上取得了显著进展，研究涉及牵引电池热失控相关的燃气相关风险[6]、[7]、[8]。关于气体生成的机制和特性，研究人员已基本阐明了热失控链式反应中的关键气体生成途径，包括SEI薄膜分解、正负极材料分解及电解质分解，并识别了氢气（H₂）等主要可燃和有毒气体的形成机制和浓度范围， 一氧化碳（CO）和氟化氢（HF）[8]、[9]、[10]。关于扩散模式和风险评估，利用计算流体力学（CFD）模拟以及全规模和小尺度实验，研究复杂车库结构和通风条件下的气体扩散、易燃区的形成机制，以及氢氟化氢扩散和氢气爆炸风险的演变[11]、[12]、[13]、[14]、[15]。在缓解策略方面，现有研究初步探索了特征气体如H₂和HF的早期检测技术、优化通风系统设计和电池火灾专用灭火剂，为构建集成检测报警通风抑制预防控制系统提供了理论基础和技术支持[15]、[16]、[17]。这些系统性结果共同构成了理解电力电池热失控气体风险和地下车库安全预防策略的关键基础。
为了系统整合现有研究成果并推动该领域的进展，本文全面回顾了电力电池热失控气体，涵盖其发电机制、地下车库环境中的扩散行为及相应的预防与控制策略。本文首先系统分析了热失控气体的形成机制、成分特性及关键影响因素，重点关注不同电池系统及触发条件对气体成分和产额的影响[18]。随后深入探讨这些气体在地下车库复杂环境中的扩散动力学和危害演化路径，涵盖环境特性、数值模拟、实验验证及整个风险演化过程。此外，还批判性地评估了当前检测、通风和灭火技术的有效性和局限性。最后，针对数据、建模、系统集成和标准规范等现有瓶颈，本研究确定了未来的研究重点[19]、[20]、[21]。这些见解旨在为地下空间中构建精确高效的电池安全预防与控制系统提供理论支持和实用指导。

基于上述分析，当前关于地下停车场电池热失控火灾风险评估的研究揭示了五个关键研究空白。

• (1)
  缺乏高保真度风险模型。现有的数值研究主要聚焦于细胞级热分析[22]、[23]、[24]、[25]。车库几何形状、通风流量和气体射流行为之间的耦合效应在地下环境中的描述尚不充分[26]。此外，电池化学中热失控的源期数据未整合进标准化、可共享的实验数据库，这限制了大规模模拟[27]，[28]。详情请参见第3.2和5.1节。
• (2)
  智能预防和控制的碎片化。在许多现有消防安全系统中，气体探测、通风和抑制装置作为独立模块运行，数据共享有限且动作协调不佳[29]。尽管单个技术已经进步[30]（详见第4.1–4.3节），系统级框架仍难以实时跟踪风险演变并提供集成响应。详情见第5.2节。
• (3)
  对有毒气体的次级危害了解不足。热失控期间释放的有毒物质缺乏系统性研究，涉及受限地下环境中的扩散动力学、周围材料的腐蚀机制及长期环境影响[31]（第2.2节对气体危害进行了初步分析，但次级危害仍需深入研究）。这一知识空白使应急响应和损害评估缺乏坚实的科学依据。详情见第5.3节。
• (4)
  滞后规范和标准。现行建筑消防规范尚未纳入牵引电池热失控的新风险[32]， [33]。因此，工程实践常常遵循传统设计假设（有关现有技术的详细分析，见第4章），导致缓解措施缺乏针对性和无效[34]。详情见第5.4节。
• (5)
  缺乏完整的生命周期安全管理。大多数研究强调电池的初始状态，低估了老化和劣化如何改变热失控特性及相关气体行为[35]、[36]（第2.3节聚焦静态因素，而动态演化机制尚未系统性研究）。因此，仅根据初始参数校准的风险评估可能无法代表真实世界情景[37]、[38]。详情见第5.5节。

本研究对地下车库电力电池热失控火灾风险评估领域做出了以下贡献：

• (1)
  系统综述地下车库复杂结构和通风条件下热失控气体扩散模式，揭示浮力与通风耦合效应导致分层积聚形成。
• (2)
  对当前探测、通风和爆炸抑制技术局限性的批判性评估，明确指出解决多组分气体复合风险的不足，并提出了技术集成与优化的未来研究方向。
• (3)
  提出基于“数据-模型-系统-标准”协作创新的综合预防与控制框架，特别强调建立统一的热失控气体数据库，以支持模型验证和跨研究比较。
• (4)
  建议加快现行标准的修订，明确通风计算基础、防爆分区原则及热失控场景下的结构材料耐腐蚀要求，为新建及现有车库项目的翻新和设计提供基础。

该框架为地下车库电力电池热失控的动态风险评估和数据驱动的安全决策提供了系统化方法，在构建准确高效的安全控制系统中发挥关键作用。