高高原环境下锂离子电池热失控烟气特性

为探究高高原机场低压低氧环境对锂离子电池热失控行为中喷射火焰温度、热释放速率及烟气组分等参数的影响，构建锂离子电池低压试验平台，以4节单体18650型锂离子电池构成电池组，分别模拟高高原机场（50 kPa）、平原机场环境（90 kPa）下锂离子电池热失控试验。结果表明：在50 kPa工况下，池体破损程度、热释放速率及喷射火焰温度均有所下降，喷射火焰峰值温度降低约241.3 ℃。50 kPa工况下产生的热解烟气中C_xH_y、CO等易燃气体浓度更高，最高体积分数分别可达3 134.50×10^-6和0.860%，并且随热释放速率的增加热增加；在90 kPa工况下呈现相反趋势，C_xH_y、CO气体浓度均有所下降，且随热释放速率的增加热降低。90 kPa工况下电池燃爆更为剧烈，作为物质完全燃烧的证明，CO₂气体浓度高于50 kPa工况下试验值，最高体积分数可达1.510 7%。     

不同体系中18650型锂离子电池热失控传播过程研究

使用自主设计搭建的锂离子电池热失控实验平台,在敞开体系与半封闭体系条件下对18650型锂离子电池开展热失控及传播实验,研究荷电量(SOC)为50%的锂离子电池热失控连锁反应的特征。对热失控发生时间、温度变化趋势、峰值温度、热失控传播特性等进行记录分析。结果表明:敞开体系中单个锂离子电池在173℃时开始发生热失控,最高温度达到689℃;不同体系热失控传播实验中,敞开体系未发生热失控传播,金属包装的半封闭体系发生热失控传播。     

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。     

阻燃绝缘油防止18650型锂离子电池热失控研究

为研究锂电池在风冷及液冷热管理形式下发生热失控分灾害特性,分别于大气和阻燃绝缘油环境下对荷电量为100%的18650型锂离子电池发生热失控过程中的现象、温度、电阻电压等特性参数进行对比研究。阻燃绝缘油环境实验使用加热圈模拟外界热源加热电池一端,将电池非加热端部分浸于阻燃绝缘油中。结果表明:在阻燃绝缘油环境下,电池始终未出现火焰,初爆阶段先于燃爆阶段;而在大气环境下,两个阶段几乎是同时出现的;在大气环境下,电池发生局部短路,电压降至1.17 V左右,而在阻燃绝缘油环境下电压直接降至近0 V。     

预制舱式磷酸铁锂电池储能系统安全性分析研究

电化学储能是开展电网调峰平谷、风/光能并网,实现“双碳”目标的关键环节,在政策导向和市场需求的双擎推动下迅猛发展,国内以磷酸铁锂电池储能预制舱/电站等形式大量涌现。然而,锂离子电池储能系统本身具有燃烧爆炸风险、成组密集布置进一步增加其发生热失控火灾事故的风险,同时由于电化学储能系统涉及固体、液体、气体及电气火灾等多种形式,给灭火救援处置提出了新的挑战。本文对电化学储能电站的安全性进行分析,并通过锂离子电池储能箱的全尺寸实验进行验证,获取其热失控过程中温度、气体浓度等多种参数,揭示锂离子电池储能箱热失控过程的机理,分析规模化电化学储能系统的火灾风险。研究结果显示,磷酸铁锂电池在热失控燃爆过程中电芯温度、环境温度出现明显变化,其中电芯温度可达700 ℃以上,在规模化应用条件下,磷酸铁锂电池热失控风险高,发生燃爆事故的危害大。因此,电化学储能电站需要从产品标准、设计规范、应急处置等方面加强安全管控,尤其需要开展适用于锂离子电池储能系统的预警装置和热管理技术研究。     

液氮抑制32650型磷酸铁锂电池组热失控传播特性试验研究

文章从磷酸铁锂电池组热失控危险特性出发,通过试验研究32650型磷酸铁锂电池单体热失控特征及其电池组间热失控传播过程。探究利用液氮喷淋阻断电池组间热失控传播,分析液氮对磷酸铁锂电池的防灭火效能。结果表明：单体锂电池热失控可划分为被动加热、安全阀泄压、自反应、喷射火、明火熄灭等5个阶段,单体电池温度变化曲线呈倒“V”形。液氮可有效阻断电池组间的热失控传播,能够大幅降低喷射火阶段的电池峰值温度。且喷淋时间越长,阻止电池组热失控传播越明显。30 s液氮喷淋条件下,除电池A1外,其他电池未进入安全阀泄压阶段。     

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...     

全氟己酮和细水雾抑制三元锂离子电池火灾有效性研究

锂离子电池热失控是造成电动汽车火灾事故的首要因素。文章概述了车用锂离子电池热失控火灾危险性及抑制方法,并开展了全氟己酮、细水雾对车用三元锂离子电池热失控火灾的灭火试验。结果表明,三元锂离子电池热失控时表面最高温度超过500℃,表面最大升温速率达到18.93℃/s;全氟己酮灭火剂和细水雾均能有效扑灭电池初期明火,但在灭火后数分钟内电池发生复燃。两种灭火剂均能有效降低电池表面最高温度和最大升温速率。     

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...     

常压及巡航低压环境下锂电池热失控特性

针对锂电池在民用航空器飞行中事故频发的危险状况,研究锂电池在民用航空器巡航阶段低压环境下热失控火灾温度特性。选取常压(101 kPa)和巡航低压(20 kPa)环境,在全尺寸实验舱内开展多节18650型锂离子电池热失控实验,分析温度变化及燃烧过程。对比得出,低压会严重影响锂电池热失控火灾环境温度特征;常压环境下多节锂电池热失控火灾伴有燃烧燃爆剧烈火行为现象;巡航低压下几乎无燃烧爆炸等剧烈火行为产生,火灾高温危险性相对较小。     

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。     

热处理对锂离子电池热失控特性的影响研究

为了探究外部高温对不同荷电状态锂离子电池热失控特性的影响,将三种荷电状态的18650 型锂离子电池分别热处理至80、100 ℃,在常温下静置24 h 后通过热流道加热线圈使其热失控并分析电池的温度、电压等特征参数。研究表明,同一热处理温度下,锂离子电池荷电状态越高其热失控现象越剧烈,热失控温度越高,电压下降时间越早。同一荷电状态下,热处理至80 ℃的锂离子电池热失控现象更剧烈,热失控温度更高,电压下降时间却更晚。试验结论可为锂离子电池的安全运输、存储及应用提供理论依据。     

CO2惰化式锂离子电池储能集装箱研究

锂离子电池作为储能载体之一,为新能源并网、电网调峰与调频提供了重要支持。锂离子电池储能技术发展的同时,安全问题不能忽视。通过分析锂离子电池储能集装箱爆炸事故原因可知：锂离子电池热失控释放出的可燃烟气是爆炸的主要成因。根据燃烧三要素原理,设计了CO₂气体保护式磷酸铁锂电池热失控阻燃对比试验。根据试验结果,初步规划设计了CO₂惰化式锂离子电池储能集装箱,以期为锂离子电池储能电站的安全设计提供技术支撑。     

热失控下环境体系对锂离子电池火灾危险性的影响

以21700 型三元锂离子电池为研究对象,选择空气、氮气及水雾三种环境体系,在热失控条件下对锂离子电池表面温度、逸散出的气体浓度进行在线监测,探究不同环境体系下锂离子电池之间的热量传递与热失控火灾扩展情况。结果表明：不同环境体系对锂离子电池热失控行为有显著影响。惰性气体环境不能有效抑制锂离子电池热失控的发生,却由于氧气含量降低,使热失控过程中二次燃烧阶段缺失,降低其火灾扩展危险性,且热失控的响应时间延长。氮气环境中产生的CO 体积分数峰值为2.049 ×10- 3,分别是空气与水雾环境中的154.6%和180.0%。水雾环境中,由于雾滴在正极处积聚,极易使泄压阀工作效率下降,导致内部压力过高而发生更危险的爆炸。在锂离子电池的运输、储存和应用中,应避免环境中湿度过大。可针对性置换环境气氛或提高散热能力,加强对锂离子电池的安全防护,防止热失控行为的发生。     

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...     

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...