锂电池检测的安全标准及安全防护研究

为评估并提高锂电池在使用、储存和运输过程中的安全,本文归纳总结了国内外锂电池安全检测的相关标准,对标准中测试项目异同作了重点分析和对比,并讨论了锂电池的安全风险及风险分级情况。同时,鉴于锂电池检测过程中可能出现的起火、爆炸等危险,探讨了电池检测过程的安全防护技术,并从样品区和试验区两方面提出了安全防护要求和建议。     

基于STM32的动力锂电池火灾报警装置设计研究

近几年,新能源汽车得到了广泛的推广和应用,但是由于动力锂电池使用安全问题,为新能源汽车的发展和进步带来了负面影响。为了提升动力锂电池火灾预警响应效率与速度,降低误报率,需要基于STM32系统设计出动力锂电池火灾报警装置,并且使用至少四种传感设备从不用角度详细探测电池运转环境,结合电池预警实际情况,选择出一种适合系统运行的预警方案。     

基于热成像面积变化率的锂电池热失控研究

锂电池在生活中的使用越来越普及，但锂电池热失控造成的损失是不可估量的。使用红外热成像监测锂电池表面高温区域面积的扩散，从电池过充、内部隔膜刺穿和外部短路3个方面获取电池热成像的表面高温区域分布。通过MATLAB对电池升温过程中的热成像进行红外图像处理，使用最大类间方差法分割电池表面的高温区域。最后采用高斯逼近函数拟合高温区域面积的变化，分析出3种锂电池热失控的原因。     

锂电池生产企业的D类火灾扑救对策

锂电池生产企业存在金属锂火灾的风险,锂火灾是一种特殊的D类火灾,与钠、镁等金属D类火灾有明显差异,如果扑救时所选用的灭火剂和扑救方法不当,会造成严重后果。针对锂火灾的特性,给出了锂电池生产企业的D类火灾扑救对策。     

阻燃电解液改善钛酸锂电池体系热稳定性研究

为了提高锂离子电池安全性,将碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯与二甲基乙酰胺加入到1.0mol/L LiPF_6/碳酸乙烯酯+碳酸二乙酯(1∶1wt%)的基准电解液中,配制成阻燃电解液。运用C80微量量热仪对钛酸锂负极(放电至1.0V)与基准电解液共存体系、钛酸锂负极(放电至1.0V)与阻燃电解液共存体系进行热稳定性测试,并计算得到热力学参数。对Li/基准电解液/Li_4Ti_5O_(12)和Li/阻燃电解液/Li_4Ti_5O_(12)半电池进行充放电循环测试、循环伏安测试与SEM扫描电镜测试。实验结果表明,钛酸锂负极与阻燃电解液体系反应放出的热量较钛酸锂负极与基准电解液体系减少了35.4%,且具有更高的活化能,提高了钛酸锂电池体系的热稳定性;同时电化学测试结果表明,阻燃电解液与钛酸锂负极有良好的相容性,可以应用到钛酸锂电池体系。     

关于便携式电动呼吸器设计的安全探究

目前市面上的便携式电动呼吸器,以其操作简单、携带方便在医疗、食品生产、化学工业、汽车工业、重金属工业等场景应用非常广泛,为了提高单次呼吸器使用的续航,大多数的呼吸器设计均采用锂电池的并联来提高设备电池的总容量,采用锂电池的串联来提高呼吸器内部风机的输入电压,进一步提高风机的效率。常用的组合有6节18650锂电池三串两并,两串三并,4节18650锂电池（一种标准性的锂离子电池型号）两串两并等,然而便携式电动呼吸器基本均是佩戴在人体的腰间、背部、面部,因此设备的本身安全显得尤为突出,研究便携式电动呼吸器的各个电子部件的保护电路也具有重要意义。     

物联网和智能制造提升锂离子电池生产安全

正锂离子电池常常采用高架仓库型式的生产方式,在提高生产效率的同时,引发连锁反应导致火灾的可能性也大大增加。为了平衡好集约化生产方式下生产效率和安全条件,惠州亿纬锂能股份有限公司开展了一系列研究和实践。2017年中国动力和储能电池产业已形成有效产能110 GWh,实际产出36.2 GWh电池。随着行业生产规模的快速发展,原有的生产方式无法支持大规模电池制造的实现,越来越多的企业开始导入集约化的     

常见三元锂电池热失控过程分析

以三元锂电池模组为研究对象,在SOC为100%的条件下加热诱发热失控,结合视频分析和热流分析,总结不同型号三元锂电池热失控的过程规律。NCM111和NCM523电池在热失控过程中产生大量烟气,NCM622和NCM811电池在热失控过程中产生猛烈火焰。整个电池组热失控过程经历时间最长的是NCM111电池,最短的是NCM622电池,NCM523和NCM811电池在失控时间上具有一定的相似性。三元锂电池的辐射热流会出现多个峰值,其中NCM111、NCM523和NCM811电池都是第一个峰值最大,NCM622电池是最后一个峰值最大。在各电池组中,NCM622电池热流值峰值最大,约为328 kW/m²。     

包装性能对空运锂电池热失控影响的定量研究

包装是防止空运锂电池热失控后果扩大的关键,提出了一种基于试验的空运锂电池包装性能定量评价方法,利用自主设计的锂电池火灾试验平台对锂电池包装件开展热失控试验,结合试验结果分析选取初爆时间、初爆和燃爆时间间隔、热失控电池数量、峰值温度作为锂电池包装性能等级评价指标,引入物元可拓法构建包装性能熵权物元可拓模型,通过对不同包装形式和材料的锂电池包装件进行评价可知:现有瓦楞纸包装性能等级为Ⅲ(差),会严重威胁锂电池空运安全;采用玻璃纤维板包装,包装方式为玻璃纤维隔板加盖板时性能等级为I(优良),可显著提高空运安全性。     

水取代D类金属灭火器 灭锂离子电池火灾

正东莞新能源科技有限公司EHS专家在2006年创新研究用水灭锂离子电池火灾,其灭火降温速度是其他灭火剂的10倍以上,纠正了锂离子电池起火是锂金属火灾的误区。在十多年良好实践后,用水取代D类金属灭火器水灭锂离子电池火灾写入了行业标准,并获得了2018年广东省安全生产高峰论坛"安全创造价值"一等奖。     

北京研制出新型动力电池

北京市科技计划重大项目“锂离子电池正极材料锰酸锂的产业化技术开发”顺利通过市科委验收。专家表示,本市科研单位一举攻克世界性技术难题,在新型锂电池研制上取得重大突破,为北京加快开放缓解能源紧张和大气环境恶化问题急需的电动车电池提供了技术保障。据悉,该项目是市科委于2002年10月立项并投入300万元支持,由中信国安盟固利电源技术有限公司实施的重大项目。两年多时间里,项目承担单位除了突破世界性关键技术难题,研制出新型     

磷酸铁锂电池组燃烧特性研究

为明确锂电池的火灾危险性,对不同数量磷酸铁锂电池组火灾时的电池表面温度、火焰形态、火焰温度、热释放速率、质量损失损率以及可燃气体体积分数等燃烧特性参数进行试验研究。结果表明:磷酸铁锂电池组的热失控温度约200～300℃,呈现集中燃烧,气相火焰温度可达1 100℃;磷酸铁锂电池组电池数量增加,喷射火焰出现的次数增多,热释放速率峰值相应出现;电池组最大质量损失速率随电池数量的增加呈幂函数变化,放热量与电池数量的1. 28次方成正比。     

锂离子电池燃爆特征及空运安全性研究

为解决与锂离子电池热失控有关的空运安全问题,利用自主设计的锂电池火灾试验平台,对不同包装、数量及荷电状态(SOC)的18650型锂离子电池开展燃爆试验研究。观察锂离子电池热失控现象,进行阶段划分,研究锂离子电池热失控传播过程;记录不同条件下锂离子电池初爆响应时间、燃爆峰值温度及峰值温度持续时间,考察不同包装、数量及SOC对锂离子电池空运安全的影响。结果表明:锂离子电池燃烧可分为初爆和燃爆2个阶段,一节电池热失控可形成连锁燃烧反应;电池热稳定性随SOC增大而显著降低;空运电池数量严重影响空运安全;用瓦楞纸包装时,燃爆峰值温度高达820℃,不能提高锂离子电池安全性。     

气液灭火剂对磷酸铁锂电池模组灭火能效研究

为研究不同灭火剂对储能电池模组火灾有效性,搭建储能舱试验平台,选取8. 8 kWh磷酸铁锂储能电池模组,以0. 5 C倍率恒流过充诱发电池热失控至起火,灭火试验采用中压细水雾、Novec1230、七氟丙烷、六氟丙烷4种不同灭火剂,对比不同灭火剂的灭火效能。研究结果表明:六氟丙烷无法在短时间内扑灭明火; Novec1230和七氟丙烷2种气体灭火剂能快速扑灭明火,但降温效果不彻底,容易发生复燃,均不适合作为磷酸铁锂电池模组灭火剂;中压细水雾能迅速扑灭明火,持续喷射可防止复燃,是较为理想的灭火材料。     

锂离子电池组件燃烧性及危险性评价

为评估锂离子电池火灾危险,以常见的磷酸铁锂电池、锰酸锂电池和三元电池为研究对象,采用锥形量热仪技术分析这3种锂离子电池关键组件(含电解液的隔膜、正极片、负极片)的燃烧性和生烟性。通过层次分析法(AHP),构建锂离子电池火灾风险评价指标体系。基于试验数据,计算这3种锂离子电池火灾危险指数。结果表明,影响电池燃烧行为的主要因素是石墨负极和隔膜,烟气的主要来源是隔膜的不完全燃烧。用AHP法计算出的锂离子电池火灾危险指数表明,锂离子电池火灾的主要危险源是隔膜,其次是负极、正极。     

锂离子电池热解气体爆炸极限测定及其危险性分析

为定量研究锂离子电池热失控的危险性,利用锂离子电池在滥用条件下释放气体的种类及体积分数,计算锂离子电池热解气体爆炸极限并研究锂电池荷电状态对热解气体爆炸极限的影响。结果表明:在一定热失控条件下锂离子电池荷电状态为100%时其热解气爆炸下限为6.22%,上限为38.4%,在相同热失控条件下,锂离子电池热解气体的爆炸极限范围随着荷电状态的升高而增大,锂电池的荷电状态对热解气体的爆炸上限影响较大而对爆炸下限影响较小。在相似条件下,锂离子电池热解气体的爆炸极限范围比普通烃类气体大,一旦锂电池发生热失控会对锂离子电池运输造成潜在威胁。     

低压环境下不同三元圆柱锂电池热失控危险特性对比研究

为研究21700和18650新旧2型多用途锂离子电池在航空运输低压环境下的热失控特性差异,采用动压变温实验舱搭建实验平台开展实验。将实验环境压力设定为飞机巡航时的环境压力30 kPa,对比常压101 kPa,使用外部热源加热的方式触发锂电池热失控,利用热传播引发相邻电池热失控,分别从热失控温度变化特性、热释放速率和热解气体组分浓度变化进行分析。研究结果表明:能量密度更高的21700电池热失控峰值温度更高,高温危险性要高于18650电池,但触发热失控所需的热量更多,电池间热传播时间会延长;低压环境有利于降低锂电池热失控燃爆峰值温度,减小燃爆热释放速率,但会产生更多CxHy和CO等具有燃爆性的热解气体,可能会在有限空间内与氧气混合引起二次燃爆。     

3种先进新能源电池的足迹家族分析

钠离子电池、多晶硅太阳能电池和锂空气电池均为近年来比较热门的新能源储能电池,为综合比较它们的环境污染性,选用足迹家族中的碳足迹、水足迹和生态足迹为评价指标,确定功能单位为1 k Wh,采用生命周期评价法(LCA),借助环境评价软件Simapro进行足迹值计算。钠离子电池的碳足迹、水足迹和生态足迹分别为954.07 kg CO_2eq,1 160.10 m~3,2 343.64 m~2a;多晶硅太阳能电池的足迹值最高,分别为1 027.42 kg CO_2eq,18 981.87 m~3和2 990.88 m~2a;锂空气电池碳足迹、水足迹和生态足迹依次为10.15kg CO_2eq,21.15 m~3和29.83 m~2a。结果表明,多晶硅太阳能电池在制备过程中产生大量污染;钠离子电池的污染低于多晶硅太阳能电池;锂空气电池的环境污染最小,其足迹值与前两者具有数量级的差异。     

水凝胶灭火剂对磷酸铁锂电池组灭火效能研究

为探索针对磷酸铁锂电池组热失控行为的高效灭火剂，搭建锂电池燃烧-抑制试验平台，选取27 Ah磷酸铁锂电池组，以300 W外部热源过热诱发电池热失控至起火。在水阻断磷酸铁锂电池热失控行为试验基础上，开展水凝胶灭火剂对磷酸铁锂电池组热失控行为阻断效果试验研究，对比分析锂离子电池组热失控爆发时间、温度变化速率等参数。结果表明：水对锂电池组冷却深度不足且利用率不高，无法有效阻断电池组间热失控传播。水凝胶灭火剂可快速扑灭明火，结束喷放后电池表面温度始终低于热失控临界温度，可有效阻断电池组热失控行为。灭火剂喷放速率越大，阻止电池组热失控传播越明显，大流量的水凝胶灭火剂可完全阻止热失控在电池组单体间传播。     

磷酸铁锂电池储能系统典型消防案例

为解决磷酸铁锂电池热失控导致的储能系统火灾安全问题,分析几种常见灭火剂的灭火机制和性能特点,探索实践更为有效的灭火方法。首先,总结磷酸铁锂电池的热失控过程及燃烧特点;然后,分析七氟丙烷、气液复合灭火剂、全氟己酮、气溶胶和细水雾等灭火剂的灭火机制,以及对磷酸铁锂电池火灾事故的灭火和抑制复燃效果;最后,基于实际工作中的预制舱式磷酸铁锂电池储能系统典型消防系统案例,介绍其系统组成和控制逻辑。结果表明：磷酸铁锂电池火灾为A、B、C类综合性火灾;七氟丙烷、气液复合灭火剂、全氟己酮、气溶胶和细水雾等灭火剂在灭火效果、降温效果、抑制复燃以及技术成熟性方面各有优缺点,但任何一种灭火剂均无法同时起到扑灭明火和抑制电池复燃的作用;采用全氟己酮和水消防相结合的灭火方法更有效。