基于火探管式的锂离子电池灭火技术研究

为研究锂离子电池灭火方案,基于火探管灭火技术同时利用新型清洁灭火剂Novec 1230,组装成火探管灭火系统。在灭火测试平台上以功率为200 W的电热管作为外热源引发单电池或电池模组热失控,通过改变火探管的布置位置,记录相应的灭火行为以及灭火效率,并对实验结果进行了分析。研究结果表明,当火探管灭火系统直接布置在电池正上方时,在起火后的5.6s内控制火情;随着灭火剂用量增加可以显著降低体系温度,防止电池复燃以及连锁热失控现象发生;火探管有效覆盖区域外的失控电池作为热源将继续加热临近电池,引发连锁热失控,造成灭火系统失效;根据电池热失控后的燃烧行为以及传热行为,提出相应的火探管灭火系统复合方案。     

基于火三角模型的锂离子电池火灾事故树分析

为研究导致锂离子电池火灾事故的基本事件及其重要度,采用事故树分析方法,以火三角模型为基础,分析了锂离子电池发生火灾事故的全过程。先基于建立的事故树模型,再通过求解最小割集得到导致锂离子电池火灾的36种途径和导致事故发生的15个基本事件及其结构重要度。结果表明,在基本事件中,"电池壳体发生破裂"的结构重要度系数最大(0.565),其次为"正极材料分解反应产生氧气和放热"(0.188)、"电解液汽化"(0.175)和"电解液分解反应放热"(0.175)。最后基于这些基本事件,通过提高电池壳体强度、正极材料分解温度、电解液汽化温度及蒸发潜热、电解液分解温度等技术手段降低锂离子电池火灾发生的概率;并发现通过采取优良的生产工艺与正确的使用方式亦能降低锂离子电池火灾事故的发生概率。