航空压力环境对锂离子电池热解气体爆炸极限影响*

针对航空锂离子电池热失控释放气体安全性研究不足的问题,采用气体拉曼光谱技术、气相色谱仪(Gas Chromatography,GC)和质谱(Mass Spectroscopy,MS)耦合来探究压力和荷电状态(State of Charge,SOC)对锂离子电池早期故障气体类型、气体动态演变及气体潜在危险性等特征的影响规律,同时综合考虑压力、电压和电池温度等多种因素分析锂离子电池热失控危害。研究结果表明:电池SOC越高且环境压力越低,电池越早触发热失控,爆炸极限越宽,其中30 kPa下100%SOC电池热解气体爆炸极限为8.01%~53.35%;SOC和环境压力越高,电池热失控越危险,释放的气体体积越多;CO,CO2,PF3,C2H4及电解液（C3H6O2、C3H6O3、C4H8O2）等气体可作为航空锂离子电池早期故障诊断特征。研究结果对保障锂离子电池在航空领域的安全运输及应用具有重要意义。     

锂离子电池热失控危险性研究进展

锂离子电池广泛应用的同时也出现了燃烧、爆炸等安全问题.针对锂电池热失控及火灾问题,综述了电池内部热失控演变过程、热失控气体释放及其燃爆风险,以及热失控和火灾发生时有毒有害气体的危害性等方面近年来的研究进展.最后提出今后主要研究方向是电池模块/电池包内热失控气体释放和流动过程研究、气体爆炸危险性动态变化规律研究和大容量高比能富镍电池单体/模块热失控特性和规律研究等.     

受限空间环境压力对三元锂离子电池热失控影响

为研究三元锂离子电池在空运低压环境中的安全性,通过自主设计搭建的封闭式变压实验舱开展相关实验,对不同荷电状态(SOC)下的三元锂离子电池在不同压力环境(101,80,60,40 kPa)下的热失控特性进行研究,采集电池热失控过程中的温度以及实验舱内的压力变化,并对热失控后实验舱内的气体成分进行分析.结果表明:三元锂离子...     

锂离子电池过充爆炸强度试验研究

过充是导致电池爆炸的一种常见原因,分析过充与电池爆炸的关系及过充所导致的电池爆炸对周围环境的破坏程度极其重要.以10 Ah三元材料锂离子电池为研究对象,采用不同倍率过充方式刺激锂离子电池,利用高速摄影仪、红外热像仪和压力传感器来记录该锂离子电池爆炸、燃烧的图像、温度和压力.结果表明:电池在过充的过程中,其温度变化分为3个阶段;发生爆炸后,电池的能量主要以燃烧的形式释放,燃烧的火球面积高达770.64 cm2;距电池爆炸15 cm处,最大压强为0.03 MPa,可见电池爆炸会对周围环境造成一定破坏.     

填埋气体爆炸危险性评价方法研究

提出了一种评价建筑物内发生填埋气体爆炸事故概率的理论与试验方法。     

锂离子电池安全性特点及热模型研究

锂离子电池的安全问题越来越受到重视.本文从锂离子电池热安全性特点着手,分析了锂离子电池的着火、爆炸和电解液泄漏等安全事故特点.简单介绍了锂离子电池主要材料的产热特性、相互反应产热特性.讨论了锂离子电池热模型建立的两种途径,即量热仪途径和化学反应途径,通过这些热模型的建立,来指导锂离子电池的安全设计和管理.     

可燃气体爆炸极限与阻火实验装置的改进研究

以国家专利--可燃气体爆炸极限与阻火实验装置为研究对象,结合使用该设备的体会,分析了设备在使用过程中出现问题的原因,并结合该设备的特点提出了改进方案,同时进行实验验证,取得了满意的结果.     

高温环境下18650型锂离子电池热失控过程的数值分析

采用ANSYS对高温条件下铜棒代替锂离子电池的空白试验进行数值模拟,获得拟合的陶瓷化纤棉毯的比热容;然后对18650型锂离子电池的热响应进行模拟,通过模拟结果与试验数据的比较分析,获得锂离子电池内部的反应放热量;最后应用得出的陶瓷化纤棉毯比热容和化学反应热对高温环境下18650型锂离子电池的热失控进行模拟,研究18650型锂离子电池热失控的变化规律.结果表明:20W加热条件下,锂离子电池的放热反应热为30 kJ;锂离子电池在加热1 287 s后发生热失控,热失控持续113 s后锂离子电池温度达最高,之后开始缓慢减小;锂离子电池热失控温度为500 K,热失控前温度几乎是线性增加,之后热失控导致温度迅速增加(呈指数倍增长);锂离子电池保温材料陶瓷化纤棉毯的温度变化是非线性的.     

太空环境下锂离子电池热失控与火灾的研究展望

综述了锂离子电池的热失控机理,介绍了由于电池内部电解液、电池隔膜和电极材料分解的链式热反应过程而引发的热失控和火灾现象。同时,讨论了锂离子电池在微重力太空环境中可能产生的烟黑浓度倍增,加速火蔓延,火焰喷射等极端火行为。进而探讨了开展锂离子电池的低压、落塔和抛物飞行等地面实验模拟太空微重力燃烧的方法可行性,建立数值模型预测太空微重力环境下锂离子电池热失控临界条件与火灾行为的必要性,以及如何通过基础研究科学地指导空间站电池热管理和消防系统的设计。     

细水雾抑制18650型锂离子电池热失控实验研究

为研究细水雾灭火系统对18650型锂电池热失控的抑制效果,利用自设计实验平台进行抑爆实验,对比初爆与燃爆两个关键点及有无外部热源的温度变化图。研究表明,细水雾能够明显抑制18650型锂电池热失控,但施加细水雾的时间点对抑制效果影响较大,初爆后施加细水雾能够有效抑制,在燃爆后施加细水雾10s内温度降低200℃以上,但由于锂电池内部电解液复燃的特点,温度回升。温升速率的变化使得电池初爆的时间和温度分别提前了67.4%和44.4%,据此提出通过探测18650型锂电池初爆释放气体发现热失控发生并在最短时间内移除异常行为电池来控制电池热失控及其热量的异常传播。     

不同外热功率下18650锂离子电池热失控特性

为探究不同外热功率(220,170,120,70 W)下锂离子电池的热失控特性,采用动压变温实验舱作为燃爆实验舱,并利用量热仪和ISO-9705烟气分析仪监测特征参数,对荷电状态(SOC)为100％的18650型锂离子电池进行高温热失控实验.结果表明:在不同的外热功率条件下,锂离子电池进入热失控的过程呈现出相似的趋势,...     

城区天然气管道泄漏数值模拟与爆炸危害分析

在人口密度为三级和四级的城区内,密集的高建筑物对天然气管道泄漏后的扩散和流场形成产生重要影响。本文以某城市的实际情况为例,建立多建筑物的空间几何模型,采用k-ε湍流方程,SIMPLE算法,模拟了在三种不同风流速度、三种不同压力条件下,城区天然气管道泄漏气体在多建筑物地形中的扩散情况。根据模拟结果,依据天然气的爆炸极限,对模拟结果及其火灾爆炸危害的范围进行了对比分析。结果表明,CH4气体的泄漏扩散同时受管道压力、风流速度和周围建筑物的影响;同时受当地风速的影响,泄漏气柱在风流作用下会发生偏折,造成阻挡风流的建筑物内侧危险气体浓度升高,大大增加建筑物周围环境的危险性。研究结果对城区天然气管道的建设具有一定的指导意义。     

18650型锂离子电池燃烧特性及火灾危险性评估

为评估18650型锂离子电池的火灾危险性,以3种不同品牌的商品三元18650型锂离子电池为研究对象,采用锥形量热仪在不同辐射热和荷电状态下对3种电池进行了燃烧试验,分析了电池的热释放参数、烟参数、毒性参数和质量损失参数。并在试验的基础上构建了锂离子电池火灾危险性综合评估指标体系,计算了这3种电池在辐射热35kW/m^2及品牌1的18650型锂离子电池在25 kW/m^2条件下的火灾危险指数。结果表明:电池的热参数和毒性参数随电池荷电状态(SOC)和辐射热增大而增大,满电状态下的品牌1电池在辐射热为50 kW/m^2、35 kW/m^2和25 kW/m^2时的热释放速率峰值分别为9.23 kW、8.64 kW和6.26 kW;生烟量随电池SOC和辐射热增大而减小;综合评估得出了3种电池的火灾危险性。     

基于扎根理论的瓦斯爆炸风险累积效应研究*

为研究瓦斯爆炸风险在事故发展中的累积过程,揭示瓦斯爆炸事故的风险累积机理,引入累积效应的研究思想。首先界定风险累积概念,分析风险累积过程;然后运用案例研究、专家调查等方法分析瓦斯爆炸风险累积的累积源、途径,并应用扎根理论方法提取风险类型并研究风险累积过程;在此基础上,运用系统动力学软件绘制瓦斯爆炸风险累积路径图,将风险的累积过程可视化。研究表明:瓦斯爆炸风险存在累积过程,主要通过加和累积和放大累积方式累积,累积时间越长,越易引发新风险,其中管理风险累积影响人、物、环的状态,而人、物、环风险累积过程直接影响瓦斯爆炸事故发生进程。研究结果为瓦斯爆炸事故原因分析提供1种新方法,对煤矿企业的事故预防和风险管控具有一定指导和参考意义。     

基于灰色-物元模型的煤矿瓦斯爆炸风险评估

为了明确风险因素间的作用路径并提出科学可行的瓦斯爆炸灾害风险评估方法,首先基于3类危险源理论梳理分析以往典型瓦斯爆炸案例,识别并提取14个影响因素;然后通过集成灰色系统理论和物元可拓模型,构建灰色-物元评估模型;最后以山西省某煤矿的实际调研数据为例,计算各影响因素的权重和关联函数,梳理风险因素致灾的逻辑关系,得出该矿井...     

常压及低压下锂电池热失控随数量变化特性

为明确在地面常压环境和商用飞机巡航高度低气压环境下锂电池热失控火灾危险特性随电池数量的变化关系,分别于95 kPa地面常压环境和20 kPa低压环境下,开展不同电池数量梯度的热失控试验,测量热释放速率,总热释放量,烟气温度,CO、CO2和碳氢等气体的实时体积分数.结果表明:最高热释放速率和总热释放量与电池数量均呈幂函数...     

液化石油气爆炸范围及爆炸力的测定

液化石油气、瓦斯等可燃气体的爆炸防治是一个非常迫切需要解决的问题.利用自制可燃气体爆炸箱来模拟可燃气体爆炸,并通过光干涉甲烷测定仪来测定混合气体爆炸时的甲烷百分含量,再推算出液化石油气的爆炸范围和计算爆炸力.