锂离子电池热失控气体燃爆特征实验研究

为研究储能电站电池单元的火灾危险性,针对锂离子电池发生热失控后释放混合气体的爆炸危险性和火灾危险性进行实验研究,测定分析锂离子电池电解液的危险性以及不同环境气氛下锂离子电池的热失控特性.结果表明:按锂离子电池热失控释放主要气体组分配制的混合气体具有较大的爆炸危险性,爆炸下限为6.1％,最大爆炸压力可达0.61～0.76...     

锂电池热失控火灾与变动环境热失控实验

基于锂电池热失控火灾特性实验,总结电荷量为20%、30%、50%、70%、100%的18650型锂离子热失控特性,包括热失控传播、热释放速率、温度、质量损失、释放的气体。分析驾驶舱、客舱和货舱内锂电池热失控危险特性及内部灭火与通风系统等设施承受锂电池火灾的能力。介绍模拟飞行变动环境下热失控实验,为大规模锂电池相关实验的开展以及飞机灭火系统设计改进提供参考。     

锰酸锂电池热失控特性研究

以方形锰酸锂电池为研究对象,利用ARC绝热量热仪研究电池热失控温度,通过跟踪搜索获得锰酸锂电池热失控温度为211.16℃。通过加热和过充不同触发方式诱发电池热失控。在加热触发热失控时,电池热失控后仅会多次喷射白色烟雾,无明火,电池表面最高温度411.5℃;在过充触发热失控时,电池本体鼓胀程度明显,爆喷后立即喷射剧烈火焰,持续一定时间后达到稳定燃烧,最后明火燃烧减弱直至熄灭,电池表面最高温度155.7℃。实验过程中采集电池正负极极耳及表面的温度,电池极耳及表面的温度大于80℃,温升速率大于1℃/s且持续3 s以上时,证明电池已发生了热失控,可以以上述参量作为电池热失控的判定依据。     

锂离子电池交流阻抗热失控变化规律研究

利用自主设计的交流阻抗监测锂离子电池热失控平台，对锂离子电池热滥用过程中阻抗变化规律进行研究。基于交流阻抗技术与锂离子电池热失控机理，分析了锂离子电池热滥用过程中阻抗、相位角、欧姆内阻、极化内阻及电压随电池表面温度的变化。结果表明：锂离子电池在热滥用过程中，阻抗会先减小并在电池断路前几分钟快速增长，电池电压保持稳定直至电池断路；相位角在加热中会减小然后保持稳定。18650型锂离子电池阻抗主要受欧姆内阻影响。锂离子电池极化内阻能在电池断路前保持稳定，说明正极材料在此阶段没有发生化学反应。     

锂离子动力电池包热管理系统研究与方案设计

动力电池是纯电动汽车的唯一动力源,锂离子电芯因自身的优点已成为目前设计纯电动汽车主要使用的电芯。锂离子电池的性能受温度的影响很大,当温度过高或过低时,会减少电池的使用寿命和车辆的续航里程。文章以纯电动汽车锂离子动力电池包为研究对象,通过对动力电池组产热机理的研究,对动力电池包温度控制方案进行设计。     

美国马里兰大学研究锂离子电池热失控抑制技术

正针对由12～15个满电18650锂离子电池组阵列,研究了热失控传播过程中的热动力学、升温速率、能量释放,对比了不同材料抑制热失控的效能。在电池阵列中设置5 mm间隙,间隙中增加双层不锈钢、膨胀材料或陶瓷纤维板等物理屏障。结果表明,相关措施均不能完全阻止热失控传播,但增设的物理屏障可减缓传播速度,陶瓷纤维板阻隔效率最高。     

抑制三元锂离子电池热失控火灾研究

开展刺入式施放灭火剂的试验,以探究更高效的灭火手段。根据3种影响火灾抑制效能的主要因素（施放路径、充装压力、灭火剂种类）设计试验工况,突出刺入式施放灭火剂的火灾抑制效能。结果表明,电池热失控时,相比于外部施放灭火剂,刺入施放能使电池内部和正极都降至更低温度,差值分别为168.2,61.4℃,且无温度回升。充装压力为0.6 MPa时刺入施放,正极处液态水的降温速率达30.1℃/s,而0.9 MPa时仅为7.2℃/s,相同条件下,黏度较高的2-BTP灭火剂,在0.6 MPa时降温速率高达41.9℃/s,0.9 MPa时仍为35.2℃/s,液态水的抑制效能相比2-BTP灭火剂受充装压力的影响更明显。结果表明,刺入式施放灭火剂可使正极处的温度从643.6℃降至55.5℃,最大冷却速率达252.4℃/s,相比外部施放灭火剂,对锂离子电池火灾表现出更佳的抑制效能。     

磷酸铁锂电池热失控行为研究进展

摘 要：磷酸铁锂(LiFePO4)电池具有安全性好、成本低、放电电压平稳、寿命长等优点,尤其适用于大型、高功率的锂离子电池体系。然而,近些年关于LiFePO4电池热失控事故的报道逐渐增多,LiFePO4电池的安全性成为人们关注的焦点。对LiFePO4电池热失控机理、材料热稳定性以及失控过程中的热行为研究进展进行了分析综述,期望能提高人们对LiFePO4电池安全性的认识,并对其安全性能的改善进行了展望。     

热电触发LFP锂离子电池热失控特性研究

热滥用、电滥用是触发锂离子电池热失控的主要原因。本文采用加热板直接加热和恒流过充电2种方式开展了方壳磷酸铁锂（LFP）电池单体在有/无外部点火源条件下的热失控试验研究,采集了热失控进程及温度、电压等特征参数,分析了LFP电池单体的本征热失控特征及耦合外部点火源后的着火特性。结果表明,被测LFP电池在过热触发热失控后产生大量白烟,热失控最高温度仅为184℃,在外部点火源的作用下出现明火,火焰最高温度为740℃;LFP电池过充电触发热失控反应更加剧烈,热失控最高温度为450℃,未出现明火,但在外部点火源的作用下出现明火,火焰最高温度达1 000℃;LFP电池未完全失控时由外部点火源点燃的火灾类型为以电解液为主的B类稳定火灾,持续加热或充电后,转变为锂离子电池热失控喷射火,火焰强度明显增强。     

三元锂离子电池低氧环境热失控特性研究

研究了NCM811三元软包锂离子电池在封闭空间中氧气体积分数为21%和10.64%环境下的热失控特性。实体实验结果表明,氧气体积分数为21%下电池热失控时,先喷射连续火焰再喷射火星,而氧气体积分数为10.64%低氧环境下电池热失控时,电池始终喷射火星,火星未形成连续火焰。电池热失控时喷射的火星在低氧环境中能够短暂燃烧,但火星不能形成连续火焰,表明NCM811三元锂离子电池热失控是一个释氧过程,但电池释放的氧气不足以维持火星的连续燃烧。     

不同外部热源及气压对软包装锂离子电池热失控影响

开展不同低压环境(90、70、50 kPa)下的锂离子电池热失控实验,分别使用加热板、辐射环和辐射板搭建3个锂离子电池热失控实验平台.改变加热条件,观察软包装锂离子电池在低压下热失控火行为、温度变化、热释放速率、总释热量、耗氧量和CO2生成量的变化情况.压力的降低会使得锂离子电池在燃烧阶段氧气不充足,电池内部可燃物质与...     

空运状态下锂电池热失控释放气体特性研究

为定量研究空运锂电池热失控危险性并为其批量运输提供理论指导,对不同荷电状态和负压环境下的锂电池开展热失控试验,确定锂电池在不同条件下热失控释放气体的释放特性。利用GC-MS 确定不同荷电状态及负压环境下气体组分,并利用气相色谱仪确定不同条件下锂离子电池热失控释放气体各组分的含量。试验结果表明,在锂电池发生初爆时,不同荷电状态对热失控释放气体量有显著影响,荷电状态在10%及以下时热失控释放气体量较多并且初爆温度较高。不同荷电状态对生成气体中组成成分影响较小,对组分含量影响较大。热失控释放气体量随着负压程度的增加而增大。     

18650 型锂离子电池一维热失控传播试验研究

对18650 型锂离子电池在线性水平排列方式下,单体电池和电池组热失控的热量传递、温度变化、烟气变化等进行了研究。将单体锂离子电池热失控过程划分为初始阶段、燃爆阶段和后期燃烧阶段。研究了热失控传播过程,定量分析导热系数k的变化,指出电池距离外部热源越近,越早发生热失控;距离热源较远的电池由于导热系数k 减小,发生热失控的时间变长,燃爆最高温度降低;当距离超长时,热失控传播被阻断。锂离子电池热失控烟气成分主要包含SO2、NO2、CO、HCl 和NH3 等气体,其中,NO2 和SO2 占比较高,分别达到了47%和27%。     

三元锂离子电池直径和荷电状态对热失控传播影响研究

随着我国新能源汽车的不断发展,锂离子电池作为新能源电动汽车最重要的储能设备,由于其能量密度高的特点,存在着燃烧迅速、爆炸并触发相邻电池热失控传递的热安全危险,制约着更规模化的应用和推广,严重威胁着人员的生命财产安全。电池的热失控主要与其电池形状、荷电状态、连接方式等有关。而在不同荷电状态和不同直径的耦合条件下的电池热失控研究是提高锂电池安全性能的研究重点。为了探究锂离子电池热失控传播过程的主要影响机制,采用不同直径（10440型、14500型、18650型、21700型、26650型和32650型）和不同荷电状态（50%、70%、100%）的三元锂离子电池为研究对象,考察其在一维线性排列方式下的热失控传播时间及热失控空间传播速率变化特征,进而深入分析电池直径和荷电状态对热失控传播时间及热失控空间传播速率的影响机制。采用实验数据、传热学理论以及无量纲分析相结合的方法建立了阻断电池热失控传播链的计算模型,进而预判电池间的热失控传播时间,结合无量纲分析得到了不同荷电状态（50%、70%、100%）电池热失控传播时间与电池直径（10,14,18,21,26,32 mm）的特征关系,提出了一维排...     

气凝胶毡组合放置方式对锂离子电池热失控特性的影响

摘 要：为减缓热量在锂离子电池货物间传播,通过自主搭建的锂离子电池燃爆实验平台,开展气凝胶毡在锂离子电池包装内的不同放置位置对热失控热量阻隔有效性的研究。结合试验结果分析选取峰值温度、热失控传播时间和速度、烟气浓度、质量损失以及包装破坏程度作为锂电池包装性能评价参数,引入简化的N-GAS毒性定量评估模型,通过对不同气凝胶毡组合放置方式中的锂离子电池包装件进行评价可知：从对电池组的安全和外包装完整性的保护作用效果看,顶部中部组合对热失控传播阻隔效果最好,并且不建议在锂离子电池实际运输中采用三面全包方式。     

基于气体检测的锂电池热失控预警研究进展

由于锂离子电池热失控过程中往往伴随着特征气体的产生,可以通过检测气体的释放及其浓度来对锂电池热失控进行预警。介绍热失控气体的产生机理,总结电池类型、电池参数、外部环境条件对热失控气体的影响,不同热失控特征气体的产生现象等方面的研究现状,分析现有的基于气体检测的锂离子电池热失控早期预警研究的进展,并对其下一步的发展进行了展望,以期为提高锂离子电池的运行安全提供指导。     

18650三元锂电池组热失控蔓延规律研究

为探究电池数量、荷电状态和电池间距对18650三元锂电池组热失控蔓延的影响,设计并搭建了电池过充引发失控过程特征参数测量的实验平台.结果表明:在本文实验条件下,单粒主发电池初爆到火焰熄灭过程约13 s,且不能引发其他电池热失控;但2粒主发电池失控可引发60％SOC以上或电池间距2 mm的单粒被发电池热失控,而40％SO...     

基于相变材料的锂离子电池热失控分级抑制

基于锂离子电池组高温热失控过程,分析电池热失控过程的热参数变化特征。针对50、100 ℃两个温度节点,采用石蜡-膨胀石墨-活性炭、聚乙二醇1500-甲基纤维素的两级相变材料,以弧形铝蜂巢板作为载体,提出一种基于相变材料的预防锂离子电池组高温热失控的分级抑制方法。常温常压条件下,以3节锂离子电池并联外短路放电对相变材料有效性进行测试,与未应用两级相变材料的电池组相比最大温差可达446 ℃,验证了两级相变材料的有效性。