常压和低压下锂离子电池灭火特性研究

研究气体灭火剂在航空货运低压环境与常压环境下对 18650 型三元锂离子电池的灭火特性。基于低压实验舱和气体灭火系统,使用全氟己酮分别在常压 101 kPa 和低压 30 kPa下对热失控的锂离子电池进行灭火,记录灭火现象、温度变化,并分析空气中各相关气体组分变化。结果表明,常压下热失控表现为向外爆燃和持续明火燃烧,延长了灭火时间;低压低氧浓度环境在一定程度上减缓锂离子电池的热失控燃烧放热反应,有助于控制峰值温度,提高灭火效率;灭火过程中,灭火剂会增加氧气的消耗,低压时氧气消耗大于常压;常压下电池内部反应和二次燃烧更充分,向外释放更多热量,生成了更多二氧化碳,而低压时会有更多的一氧化碳产生。     

不同压力细水雾抑制三元锂离子电池热失控效果试验研究

为探究瓶组式细水雾灭火装置在存储和使用过程中的压力变化对150 Ah大容量三元锂离子电池热失控抑制效果的影响,搭建了锂离子电池燃烧抑制试验平台,开展了锂离子电池热失控抑制试验。结果表明：试验条件下,细水雾压力越大抑制热失控所需时间越短;1.2 MPa细水雾扑灭锂离子电池明火后存在复燃现象;在成功扑灭锂离子电池热失控明火的条件下,10 MPa细水雾耗水量最少;压力衰减会降低瓶组式细水雾的灭火效果。试验可以为细水雾灭火装置抑制大容量三元锂离子电池热失控的系统选型和运行维护提供参考。     

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。     

水基型火探管式灭火技术扑救锂离子电池火灾有效性研究

为了能够在早期快速扑灭锂离子电池火灾,基于火探管材料,选择水作为灭火剂,自行制作了小型的水基型火探管式灭火系统,研究火探管材料扑救锂离子电池火灾的有效性,开展了不同用水量及驱动压力下的锂离子电池火灾抑制试验。结果表明：火探管材料可以在电池热失控触发后迅速响应,释放灭火剂,抑制电池热失控产气燃烧并对电池快速降温;该系统的冷却降温能力与用水量呈正相关,随着用水量增加,电池的表面最高温度与高温持续时间大大降低。当用水量为100 mL时,0.5MPa的压力不能保证系统及时响应,热失控后的电池出现明火;驱动压力逐渐增加时,系统释放的液滴出现明显的溅射现象,这对系统的冷却降温效能带来了负面影响,当驱动压力为1MPa时,系统的冷却降温性能最佳。对于电池模组热失控引发的火灾,火探管材料可以快速响应,释放灭火剂扑灭初期电池火灾,并阻止电池模组热失控传播。     

哈龙替代灭火剂抑制空运锂离子电池试验研究

为解决机载哈龙灭火剂不能长时间抑制锂离子电池热失控问题,结合锂离子电池热失控特点与现有灭火剂适用性,筛选出细水雾灭火剂与超细干粉灭火剂为研究对象,通过自主设计试验平台开展细水雾灭火剂与超细干粉灭火剂在相同条件下抑制30%和100%电量锂离子电池热失控对比试验,通过锂离子电池热失控后温度峰值、降温反应时间,考察细水雾灭火剂和超细干粉灭火剂抑制锂离子电池热失控灭火能力和速率。结果表明:细水雾灭火剂抑制锂离子电池热失控比超细干粉抑制能力提升140%左右,灭火速率提升了300%左右,据此提出在抑制锂离子电池热失控方面细水雾灭火剂较超细干粉灭火剂存在明显优势,是取代哈龙灭火剂的选择之一。     

磷酸铁锂储能电站电池预制舱消防系统研究

为确保磷酸铁锂储能电站安全可靠运行,降低磷酸铁锂储能电池的火灾风险,针对磷酸铁锂储能电站电池预制舱的火灾防火和灭火系统控制策略展开研究。以磷酸铁锂电池早期热失控及热扩散的特征气体参数为探测对象,对电池热失控状态进行预测预警,及早预测电池异常状态。采用与电池管理系统（BMS）智慧联动,提出多层次火灾报警控制策略,以控制电池舱爆炸风险隐患,保障储能系统安全。     

低压环境下锂离子电池安全性研究进展

针对Halon 1301/1211灭火剂很难抑制航空运输环境锂离子电池热失控的问题,分析低压环境锂离子电池组分材料热反应机理,论述低压环境下锂离子电池热失控放气时间、表面温度、传播过程、点燃时间、质量损失速率、热释放速率等研究进展。展望锂离子电池在航空运输环境下的安全性的研究前景,提出今后研究方向主要是低压环境下热失控过程及产物生成机理、开发新型探测装置早期预警控制、寻求高效灭火介质并设计相关灭火装置防控锂离子电池航空输运火灾。     

水和凝胶对锂离子电池热失控的影响研究

采用水及高含水量凝胶液体分别对锂离子电池包装箱起火进行灭火,研究包装箱内电池的热失控特点及两种灭火介质对锂离子电池火灾复燃的抑制效果。每个白色电池盒内装一个5 000mAh钴酸锂聚合物电池芯,两个白色电池盒装在一个彩色电池盒内,12个彩色电池盒分成两列装在瓦楞纸箱内。以热电偶测定灭火过程中温度随时间的变化。试验结果表明,采用凝胶介质灭火比采用水灭火可以延长包装件内锂离子电池完全热失控的时间,一次性喷洒凝胶可以较长时间抑制包装件的起火燃烧,而且凝胶用量比水少。采用凝胶灭火提高了水的利用率及锂离子电池火灾的应急处置能力。     

七氟丙烷对磷酸铁锂储能电池的灭火效果

以磷酸铁锂储能电池为实验对象，研究了自由膨胀、夹板限定膨胀的空间条件下，七氟丙烷灭磷酸铁锂储能电池火灾过程中温度、电压的变化，分析灭火效果。结果表明，对于自由膨胀的电池火灾，七氟丙烷可以有效终止其热失控反应；对于膨胀受限的电池，电池本身热失控过程更剧烈，灭火后持续升温时间更长，电池出现第二次热失控甚至出现复燃现象。在实际应用中，应当综合考虑安全性以及成本问题，给电池设置适当的膨胀空间，七氟丙烷灭火剂也应尽早释放。     

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。     

通风条件下储能集装箱磷酸铁锂电池热失控气体扩散规律

储能电站安全和消防问题备受关注,采用磷酸铁锂电池热失控特征气体作为探测预警的方式已经广泛应用于储能电站。气体在储能集装箱部的扩散规律直接影响探测预警的准确性,对通风影响储能集装箱磷酸铁锂电池热失控特征气体扩散规律尚缺乏深入的认识。为了探究通风对储能集装箱特征气体扩散的影响,首先采用锂离子电池热失控实验平台探究了109 Ah 磷酸铁锂电池发生热失控特征气体的种类及组分,然后采用数值分析技术对储能电站气体扩散进行全尺寸模拟,通过改变通风速率、通风尺寸、通风位置讨论特征气体的扩散规律,给出纵向特征气体的变化规律,为现实气体探测预警提供理论依据。     

电动汽车锂电池灭火技术研究

为了预防和减少电动汽车锂电池火灾造成的危害,分析了电动汽车发生火灾的现状,对近年来电动汽车起火案例进行了调查,针对电芯和动力锂电池组结构,分别对动力锂电池中的单颗电芯和电池模组中间的电芯进行加热试验。结果表明,动力锂电池不会发生剧烈爆炸,但具有火势猛烈、蔓延迅速的特点。通过对动力锂电池系统的热失控机制和起火过程的分析,对电动汽车动力锂电池火灾的灭火技术进行了研究,结合实际工作提出了灭火技术与方法建议。     

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站防火设计

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站在我国应用较为广泛,其消防安全问题是国内外关注的焦点问题。本文通过开展磷酸铁锂储能电池模块在过充条件下的燃烧特性试验,分析总结了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站火灾发生发展的特点,并以此为依据,从火灾危险性、防火间距、火灾预警策略、灭火系统设计、消防给水及消防车道等方面提出储能电站防火设计的基本原则。     

含添加剂细水雾抑制三元锂离子电池火灾试验研究

通过自主搭建的锂离子电池燃烧及灭火平台,以三元镍钴锰酸锂电池为研究对象,开展了含添加剂细水雾抑制三元锂离子电池火灾试验,从溶液表面张力、电池最高温度以及降温速率等方面综合分析溶液灭火机理及效果.试验中选择热滥用方式,采用加热炉加热,使三元锂离子电池发生热失控燃烧,采用高清摄像机记录全过程.选取十二烷基苯磺酸钠、十二烷基...     

火灾预警系统监测信号漂移和毛刺抑制研究

摘 要：预制舱式磷酸铁锂电池储能电站安全事故会造成严重的经济损失和社会影响,研发火灾预警系统进行及时干预和快速响应,是非常有必要的。基于特征气体（H2、CO）体积分数和BMS温度信号开发了火灾预警系统,但该系统气体探测器监测信号存在毛刺及漂移等异常问题会导致系统误报。经过延时和多探测器数据对比等方式消除了异常问题的影响,应用案例分析验证了该系统的有效性和可靠性。     

锂电池穿刺燃烧特性及其抑制技术研究

建立锂电池穿刺试验平台,模拟电动汽车动力电池系统碰撞后起火的事故场景。分析磷酸铁锂电池和三元锂电池在穿刺条件下不同的火灾行为,并开展了磷酸铁锂电池模组穿刺燃烧实体灭火试验。研究发现：在穿刺条件下,磷酸铁锂电池燃烧时间较长,火焰强度较弱,三元锂电池燃烧时间较短,火焰强度较大;干粉灭火剂可有效扑灭磷酸铁锂电池火灾,但不能阻止电池内部发生的副反应,复燃的风险较高。建议消防救援人员在处置电动汽车碰撞火灾事故时,注意防范动力电池系统的复燃。