锂离子电池热解气体释放特性研究

为定量研究锂电池热失控危险性并为其批量运输时荷电状态的选择提供理论指导,自主设计并搭建气体释放特性试验平台,研究不同荷电状态及温升速率对锂电池热解气体释放特性的影响。结果表明:温升速率一定时,热解气释放量随荷电状态增加单调递增,并存在线性关系;荷电状态一定时,热解气释放量随温升速率升高而增加;锂电池热失控产生的热解气体主要为H_2、CO、C_xH_y,不同荷电状态对锂电池热解气体各组分影响不大,对各组分含量影响较大。     

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...     

圆柱形锂电池热失控灾害行为与烟气特性研究

为研究圆柱型锂电池在不同热失控方式下所产生灾害行为及烟气组分等灾害特性参数,通过动压变温舱与 9705 热释放及烟气测试平台,以电加热触发 18650 型锂离子电池热失控反应,采集热失控过程行为特征、烟气组分与密度等参数,研究喷燃、抛燃、爆燃及炸裂等热失控行为下的灾害参数特性。研究表明,喷燃形式下烟气中碳氢化合物、CO 等易燃气体含量最高且烟雾密度较大;抛燃和爆燃形式下热释放速率较大高温危险性较高,但烟气密度及 CO、CnHx 等可燃气体含量相对较低;炸裂最为剧烈危险。     

低压条件下18650型锂电池热失效特性研究

针对18650型锂电池航空运输安全问题,搭建锂电池热失控实验平台,设定压力为95、60、30 kPa进行热失控实验,并对锂电池热失控电压和释放的CO、CO2及空气中O2含量进行数据采集和分析。结果表明:低压下锂电池热失控电压经历了突降、陡升、缓升、缓降等过程,压力越低,热失控电压陡升越明显,整个热失控过程电压上升值越大,并且峰值电压更高,达到峰值电压更快;低压下锂电池热失控时电池内部短时间释放大量CO、CO2,空气中的O2含量短时间内迅速降低,并且压力越低,电池内部释放气体越早,释放持续的时间越长。     

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...     

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。     

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。     

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。     

新能源汽车锂电池热失控参数的提取及验证研究

介绍了新能源汽车锂电池热失控的背景、发展过程及热失控的早期气体参数特征,分析了加热和过充条件下的锂电池热失控气体成分组成,对试验提取的关键主导特征参数进行了验证。     

基于实体试验的磷酸铁锂电池火灾危险性分析

为研究动力锂离子电池的火灾危险性,以大容量磷酸铁锂电池为研究对象,开展了电池单体的燃烧试验及电池模组的量热试验,获得温度变化曲线和热释放速率曲线。试验结果表明:在外部加热的条件下,电池表面温度在150℃以上磷酸铁锂电池有发生热失控的风险;额定电压12.8 V、额定容量200 Ah的磷酸铁锂电池模组发生热失控,电池模组所释放的总热值约为366 MJ,最大热释放速率约为240 k W。此试验方法可用于量化分析不同材料动力电池的燃烧特性电池;     

钛酸锂电池模组热失控扩展抑制技术研究

以20 Ah方形钛酸锂电池为研究对象,研究过充工况下电池单体的热失控特性,获取钛酸锂电池在100％SOC工况下的温度、电压及气体成分和含量的变化规律及参数.实验证明,钛酸锂电池热失控后喷射火焰的程度比较剧烈.为有效抑制电池热失控在模组内的扩展,提出了使用全氟己酮抑制剂在电池爆喷前对使用空间进行惰化的解决思路.通过实体实...     

过充条件下三元锂离子电池热安全性分析

为探究锂离子电池在过充条件下的热安全性问题,以18650型三元锂离子电池为研究对象,开展单次与循环过充不同SOC电池在相同条件下的热安全性对比实验。通过锂离子电池到达初爆和热失控节点所用时间、节点处电池表面温度以及电池表面温度峰值,分析单次与循环过充电池的热稳定性和后果严重程度,为评估过充条件下锂离子电池热安全性提供评价指标,为民用航空运输中使用锂离子电池的设备的检验管理、行业的规范发展提供技术支持。结果表明：单次过充后的锂离子电池与循环过充后相比,初爆时间提前20%,温度升高8%,热失控时间提前15%。在综合分析电池热失控现象、最高温度和质量损失后,得出循环过充后锂离子电池的热稳定性优于单次过充电池,但其热失控后果更为严重。     

储能电站用锂离子电池热失控早期预警参数研究

讨论储能用磷酸铁锂电池在过充条件下的电压、表面温度以及所释放特征气体浓度特征参数变化规律,分析热失控机理、发展过程和早期预警阈值。实验结果表明：过充可促发电池内部一系列放热化学反应,引起温度、电压升高并伴有大量可燃气体产生,其中H2 含量最高且最先被气体探测器感知;电池电压、表面温度和H2 质量浓度特征参数建议报警范围分别为：4.8～6.6V、60～116 ℃、20～50 mg/L。     

低压环境下锂离子电池热失控特性研究

为了探究锂离子电池在不同环境压力下的热特性,实验通过动压变温实验舱和ISO-9705烟气分析仪作为实验条件载体,对100％SOC(荷电状态)的18650圆柱锂离子电池在不同环境压力(30、50、70、90 kPa)下进行热失控实验.结果表明,无论是常压还是低压环境下,由外部热源引起热失控都可分为三个阶段;随着环境压力的...     

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。     

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。