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氧化合金锂离子电池在电热滥用条件下的热安全特性分析
1
作者 储玉喜 马畅 +4 位作者 李晋 李亚昭 李文 张少禹 卓萍 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第7期877-881,共5页
为研究18650型氧化合金锂离子电池的热安全特性,基于绝热加速量热仪和密闭压力容器,开展电池在绝热、加热、1C过充条件下的电热滥用试验,获得了电池的温度、电压、内阻及其产气行为。结果表明:电池在绝热条件下自产热平均温度T1为89.21... 为研究18650型氧化合金锂离子电池的热安全特性,基于绝热加速量热仪和密闭压力容器,开展电池在绝热、加热、1C过充条件下的电热滥用试验,获得了电池的温度、电压、内阻及其产气行为。结果表明:电池在绝热条件下自产热平均温度T1为89.21℃,自产热阶段平均最高温升速率为0.648℃/min;利用加热棒对电池进行加热,加热棒最高温度为684.84℃,加热时间为1 376 s,电池表面温度最高为274.13℃,质量损失率为13.81%;在1C过充过程中电压最高为4.39 V,表面温度最高为57.05℃,质量损失率为0.82%。按照电池热失控判定条件,在上述3种试验条件下电池均未发生热失控。 展开更多
关键词 锂离子电池 氧化合金 热失控 绝热环境 电热滥用
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基于浸没技术的锂电池模组热失控抑制研究
2
作者 许晓元 张少禹 +1 位作者 卓萍 储玉喜 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第5期585-589,共5页
电池热失控风险已经成为制约新能源行业发展的瓶颈问题。针对电池热失控应急处置难题,开发了电池模组热失控浸没抑制试验平台,开展了不同注入策略下电池热失控试验,研究了浸没液对延缓电池热失控和防止电池热失控的有效性。结果表明,当... 电池热失控风险已经成为制约新能源行业发展的瓶颈问题。针对电池热失控应急处置难题,开发了电池模组热失控浸没抑制试验平台,开展了不同注入策略下电池热失控试验,研究了浸没液对延缓电池热失控和防止电池热失控的有效性。结果表明,当电池热失控后,在浸没液40 s注满模组箱的前提下,可抑制电池温升,最大降温速率可达78.7℃/s;当电池开阀后,在浸没液40 s注满模组箱的前提下,最大降温速率可达17.9℃/s,可防止热失控发生。 展开更多
关键词 锂电池 热失控 浸没 冷却 温度 抑制
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280 Ah磷酸铁锂电池火灾及热失控产气特性研究
3
作者 许晓元 李晋 +3 位作者 卓萍 李紫婷 储玉喜 陈晔 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第9期1190-1196,1203,共8页
电池在开敞空间下燃烧和产气特性的定量研究,对电池火灾安全评价和防控技术具有重要的支撑作用。本文基于新能源火灾量热及热失控气体分析试验平台,研究了280 Ah磷酸铁锂电池燃烧、产烟和产气特性。结果表明,一块280 Ah磷酸铁锂电池在... 电池在开敞空间下燃烧和产气特性的定量研究,对电池火灾安全评价和防控技术具有重要的支撑作用。本文基于新能源火灾量热及热失控气体分析试验平台,研究了280 Ah磷酸铁锂电池燃烧、产烟和产气特性。结果表明,一块280 Ah磷酸铁锂电池在加热触发热失控并燃烧条件下,最大热释放速率为133.0 kW,总产热量为14.26 MJ,总产烟量为52.5 m^(2),产热当量为0.38 kg正庚烷;一块280 Ah磷酸铁锂电池在加热触发热失控,仅产气未燃烧的条件下,通过傅里叶分析仪共识别出酯类、CO_(2)、CH_(4)等15类气体,总量为294.17 L,其中,酯类164.68 L,总碳氢的产气量为27.73 L。 展开更多
关键词 锂电池 热失控 新能源火灾 热释放速率 组分识别 气体浓度
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钠离子电池热失控行为与燃烧特性研究
4
作者 马畅 储玉喜 +2 位作者 陈红光 姜楠 卓萍 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第9期1226-1232,共7页
为研究钠离子电池的热失控行为与燃烧特性,基于热释放速率测试系统,研究了钠离子电池在不同触发条件下的热失控特性,并将其燃烧特性(热释放速率、热释放总量、产烟特性、产烟总量)与磷酸铁锂电池和三元锂电池进行了对比分析。结果表明:0... 为研究钠离子电池的热失控行为与燃烧特性,基于热释放速率测试系统,研究了钠离子电池在不同触发条件下的热失控特性,并将其燃烧特性(热释放速率、热释放总量、产烟特性、产烟总量)与磷酸铁锂电池和三元锂电池进行了对比分析。结果表明:0.5C过充条件下,钠离子电池表面温度最高可达834.9℃,热释放速率最大为156.99 kW,产烟速率最大为1.65 m^(2)/s。7℃/min温升速率加热条件下,钠离子电池表面温度最高可达594.7℃,热释放速率最大为227.41 kW,产烟速率最大为1.54 m^(2)/s。将其燃烧特性与锂离子电池进行对比,结果显示,钠离子电池的燃烧特性介于三元锂电池和磷酸铁锂电池之间,三元锂电池的热释放速率和产烟速率最大,而磷酸铁锂电池的热释放总量最多。 展开更多
关键词 钠离子电池 热失控 燃烧特性 热释放特性 产烟特性
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180 Ah钠离子电池热失控与产气特性分析
5
作者 储玉喜 马畅 +2 位作者 陈红光 张少禹 卓萍 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第9期3611-3618,共8页
近年来,由于材料成本低廉、无资源限制和宽温性能等优势,钠离子电池被看作锂离子电池的替代路线而发展迅速。然而,关于钠离子电池的火灾特性研究远落后于其商业化进程。本工作以方形铝壳180 Ah钠离子电池为研究对象,结合绝热加速量热仪... 近年来,由于材料成本低廉、无资源限制和宽温性能等优势,钠离子电池被看作锂离子电池的替代路线而发展迅速。然而,关于钠离子电池的火灾特性研究远落后于其商业化进程。本工作以方形铝壳180 Ah钠离子电池为研究对象,结合绝热加速量热仪与密闭压力容器,系统探究了绝热、外部加热及0.5C过充三种滥用条件下的热失控行为。结果表明:(1)电池在绝热条件下自产热温度Tonset为115.92℃,热失控触发温度Ttr为201.30℃,最高温度Tmax为444.82℃。电池在热失控过程中的最高温升速率为2353.08℃/min,质量损失率为22.80%。(2)在加热条件下,电池热失控起始温度约为171.83℃,热失控最高温度为484.51℃,热失控后释放混合气体总量为123.25 L,主要由氢气(35.39%)、二氧化碳(30.95%)、一氧化碳(19.16%)和乙烯(4.34%)等组成,电池质量损失率为24.98%。(3)在0.5C过充条件下,当过充SOC达到190.84%左右时,电池发生热失控,热失控最高温度为573.60℃,热失控后释放混合气体总量为200.26 L,主要由二氧化碳(29.08%)、氢气(28.10%)、一氧化碳(20.79%)和乙烯(14.43%)等组成,电池质量损失率为47.96%。 展开更多
关键词 钠离子电池 热失控 绝热环境 电热滥用 产气特性
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半固态与液态电解质大容量电池热失控产热产气特征对比
6
作者 陈晔 李晋 +2 位作者 储玉喜 马畅 卓萍 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第10期3982-3989,共8页
以固态电解质替代传统的液态电解质是锂离子电池本质安全水平提升的重要手段。为了探讨电解质固态化后大容量锂离子电池热失控产热产气特征改善情况,本工作将已商业化应用的磷酸铁锂体系半固态电解质电池(LFP-SS)与液态电解质电池(LFP-L... 以固态电解质替代传统的液态电解质是锂离子电池本质安全水平提升的重要手段。为了探讨电解质固态化后大容量锂离子电池热失控产热产气特征改善情况,本工作将已商业化应用的磷酸铁锂体系半固态电解质电池(LFP-SS)与液态电解质电池(LFP-L)和三元体系液态电解质电池(NCM523)进行了对比研究。结果表明,LFPSS的热失控起始温度未超过220℃而最高温度超过470℃,热安全性能略差于LFP-L;LFP-SS热失控后的单位容量产气量为0.541 L/Ah,高于LFP-L,但两种电池热失控产生混合气体各组分比例未有明显差异,且LFPSS电池的爆炸极限范围更窄;与45 Ah半固态电解质软包磷酸铁锂(LFP)电池相比,LFP-SS大容量电池的热失控危害增强,但爆炸风险降低;NCM523电池的热稳定性和热安全性明显低于LFP电池,单位容量产气体积是LFP电池的3.4~4.2倍,但产生混合气中的氢气比例约为LFP电池的1/2,爆炸极限范围亦窄于LFP电池。 展开更多
关键词 电池 半固态 热失控 产热 产气
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大容量磷酸铁锂电池热失控产气燃烧速率及机理研究
7
作者 张宸语 梅志刚 +4 位作者 胡明 王世林 耿学文 王淮斌 贺徒 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第10期3934-3941,共8页
针对大容量磷酸铁锂电池热失控气体引发的火灾安全隐患,本工作通过实验与数值模拟相结合的方法,系统研究了其燃烧特性及反应机理。利用燃烧速率测试仪研究了火焰传播速度与运动形态,通过Chemkin-Pro软件模拟对燃烧体系的自由基浓度变化... 针对大容量磷酸铁锂电池热失控气体引发的火灾安全隐患,本工作通过实验与数值模拟相结合的方法,系统研究了其燃烧特性及反应机理。利用燃烧速率测试仪研究了火焰传播速度与运动形态,通过Chemkin-Pro软件模拟对燃烧体系的自由基浓度变化和基元反应敏感性开展分析。结果表明,火焰形态受到当量比的影响,在富燃区形态更加稳定,火焰速度随当量比呈单峰型变化,在当量比为1.1时峰值约56.4 cm/s,此时反应放热量与自由基浓度最高,火焰传播最稳定。另外反应体系的温度与压力变化将会影响自由基浓度分布及基元反应的敏感系数,进而影响火焰传播速度,火焰传播速度呈现随温度升高而提升,随压力升高而降低的规律。研究结果为储能电站热失控气体火灾的预防、监测及应急处置提供了理论依据,对优化储能电站安全设计与火灾抑制策略具有重要参考价值。 展开更多
关键词 锂离子电池 热失控气体 燃烧机理 火焰传播速度
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铅酸电池热失控特性及预警方法研究
8
作者 刘冰汐 解飞 +3 位作者 张晋 卓萍 马啸 毕晓阳 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第9期1233-1238,1255,共7页
搭建了集成恒温环境模拟、充放电控制及多参数监测(温度、电压、气体浓度)试验平台,在3种环境温度下进行正常充放电与过充对比试验。研究发现:正常充放电时,电池温度变化受环境温度主导,低温下温升缓慢,高温下持续升温,而常温工况温度稳... 搭建了集成恒温环境模拟、充放电控制及多参数监测(温度、电压、气体浓度)试验平台,在3种环境温度下进行正常充放电与过充对比试验。研究发现:正常充放电时,电池温度变化受环境温度主导,低温下温升缓慢,高温下持续升温,而常温工况温度稳定;过充工况下则呈现显著危险特征,在不同环境温度下,电池温度均突破100℃,并伴随氢气、VOCs及二氧化硫、硫化氢等可燃气体的剧烈释放,密闭空间内存在燃爆风险,其中40℃环境温升速率最快。基于上述规律,本文研究提出了一套智能化热失控预警系统,依托BMS主-从架构,实时采集电池端的电压、多点温度信息及氢气和VOCs等气体浓度。核心预警参数包括温度阈值、温升速率上限及氢气浓度阈值,并融合SOC/SOH算法跟踪电池健康状态。该系统可对电池异常温升与气体泄漏实现毫秒级响应,触发保护机制,以预防热失控事故。 展开更多
关键词 铅酸电池 热失控 环境温度 预警监测
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