飞机货舱锂离子电池火灾烟雾光散射特性

锂离子电池应用广泛，飞机货舱内不可避免地会运载锂离子电池或含有锂离子电池的货物，导致货舱内锂离子电池火灾时有发生。然而，研究者对飞机货舱感烟火灾探测器是否适用于锂离子电池火灾及响应性能的认识尚不清楚。航空标准SAE AS8036A是为测试和评估飞机货舱感烟火灾探测器性能而制定的，其中仅规定了几种标准测试火，并没有锂离子电池火灾相关内容。使用SAE AS8036A标准中规定的试验装置，研究了两种荷电状态的18650锂离子电池火灾烟雾光散射特性，并选取SAE AS8036A标准中规定的2种阴燃烟雾、2种明火烟雾及2种粉尘干扰气溶胶作为对比。结果表明，设计的探测器模型采用两种波长入射光(405 nm、850 nm)及两个散射角(45°、135°)光电二极管，能区分识别火灾烟雾与粉尘干扰气溶胶，并且判断是否为锂离子电池火灾。     

阻燃凝胶聚合物电解质的制备及其在高安全锂离子电池中的应用

随着锂离子电池能量密度的不断提高,火灾事故愈发频繁,提高锂离子电池安全性能越来越受到重视。基于乙烯基膦酸二乙酯、季戊四醇四丙烯酸酯和商业电解液合成了阻燃凝胶聚合物电解质(DEVP-GPE),并对其组装的锂离子电池开展了电化学性能和火安全性能的研究。循环测试表明,石墨//DEVP-GPE//Li半电池在第1 000圈时的容量维持率高达88.7%,明显高于商业电解液(25.8%),磷酸铁锂//DEVP-GPE//石墨全电池在0.5 C倍率下循环100次的容量维持率高达80.2%,平均库仑效率为99.73%,具有良好的循环稳定性。火焰燃烧测试结果表明,含磷DEVP-GPE的自熄时间仅为1.5 s。1 Ah容量级别袋式全电池的过热测试结果表明,阻燃型DEVP-GPE不起火只冒烟,而且不漏液。以上结果均证明制备的DEVP-GPE具有良好的火安全性能。通过对电解质热解过程的分析,含磷DEVP-GPE能够很好地限制内部电解液的挥发和热解,并且在燃烧时释放出磷自由基以中断燃烧链式反应。     

锂电池在特种设备行业中梯次利用的前景展望

特种设备行业对动力电池的要求不仅局限于功率性能,同时由于特种设备的应用场景特殊性,其环保要求和性价比同样重要。梯次利用作为应对电动汽车退役电池处理的重要手段,在电池余能利用方面发挥重要作用。现有特种设备动力来源正从燃油向电能转化,而且还有一大批鉛酸动力电池需要更新换代,梯次利用锂电池在机电类特种设备行业中的应用符合节能减排的政策导向,具有市场前景。     

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.     

锂离子电池用新型复合聚合物电解质膜的性能研究

聚合物电解质膜是影响锂离子电池性能的重要因素,通过对聚合物的改性,能够改善聚合物电解质膜综合性能.本文以偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]为基,以N甲基吡咯烷酮(NMP)作溶剂,γ-丁内酯(γ-BL)作添加剂,用倒相湿法制备出复合聚合物电解质膜,并对其离子传递、膜结构和电化学性能进行了研究.用限制扩散方法测定了该电解质膜的锂离子扩散系数为5.68×10-10 cm2·s-1;用稳态极化法测定了该电解质膜的迁移数为0.61;用交流阻抗法测得该电解质膜的室温最高电导率可达1.73×10-3S·cm-1.测试结果表明,该聚合物电解质膜具有较好的离子传输性质和电化学性能.     

电动汽车锂离子电池组火灾数值模拟研究

为了探究电动汽车火灾危险性,利用FDS软件建立锂离子电池火灾模型,并对电动汽车锂离子电池组火灾进行数值模拟研究,分析火灾过程中的热释放速率、烟气、能见度、温度、CO和CO2浓度变化规律。研究结果表明:电动汽车内锂离子电池组火灾发展迅速,其烟气、高温、CO等危害影响车内人员的安全;车辆内部锂离子电池组的数量决定其火灾危险性的大小,大电池容量电动汽车火灾风险较高;当电动大巴车后端电池组发生火灾时,人员后门逃离的安全性系数高于前门;电动汽车火灾可能发生蔓延,增大车辆密集型区域的消防安全难度。该模拟结果可为电动汽车消防提供参考。     

模组箱体空间内磷酸铁锂电池热失控及其传播行为研究

为了探究储能用锂离子电池在真实应用场景下的热失控及其传播行为特征,选用86 Ah方形磷酸铁锂(LiFePO₄)电池,对其在热滥用触发方式下的热失控行为及模组箱体空间与开放空间中的传播行为规律进行了实验研究。单体实验结果表明,电池热失控产生的高温烟气会导致模组箱体内沿高度方向出现明显温度梯度,模组底部与顶部温度测点的最大温差达118.4℃。传播实验结果表明,模组箱体空间内热失控电池通过产气及喷出高温电解液向其他电池传热,在热失控电池影响下,模组箱体空间内3块电池上表面所能达到的最高温度均高于开放空间实验12℃～150℃,模组空间内热失控电池向同侧两块电池的传热量高于开放空间实验225 kJ和44.4 kJ。但箱体环境中有限的氧气供给会减缓电池在热失控时的内部放热反应进程,模组箱体空间实验中电池热失控峰值温度较开放空间实验低33℃～145℃,并且模组箱体空间实验中热失控完全传播所用时间较开放空间实验滞后213 s。研究结果对于锂离子电池模组的安全设计和热失控传播阻隔具有一定的参考价值与指导意义。     

新型环保混凝土在引黄灌区工程中应用

新型环保混凝土在引黄灌区工程中日前得到应用,该研究成果提交了引黄灌区渠道衬砌用新型环保混凝土（C25、F200、W10）配合比。该配合比粉煤灰掺量高达35％,突破了《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》中有关抗冻融混凝土粉煤灰取代水泥最大限量25％的极值规定,混凝土物理力学性能及耐久性能优异,环保节能,经济实用,适宜在引黄灌区及类似渠系衬砌及建筑物中推广应用。新型环保混凝土的开发应用,必将成为今后混凝土应用发展的主流和方向。     

废电池对环境、健康的影响及对策分析

随着电子信息和汽车工业的不断发展,作为方便、高能电源的各种电池正越来越广泛地应用于各种领域。面对如此大量的电池消费,而其回收利用丁作却永远落后;废电池对人类的危害性也远未被大众所充分认识。本文就废电池对环境、健康的影响进行分析并提出相应的对策。 一、废电池对环境的污染 1、电池的种类及主要有害成分 电池产品可分为一次干电池(普通干电池,主要指锌-锰干电池、碱性锌     

锂枝晶导致的锂离子电池内短路模拟研究

锂离子电池内短路是导致其热失控的主要原因之一,机械撞击、集流体边缘毛刺和锂枝晶生长等都可刺穿隔膜导致电池内短路。采用有限元数值模拟方法,对锂枝晶引起的锂离子电池内短路进行了研究,比较分析了不同锂枝晶半径、数量和中心距情况下电池的热响应特征。结果表明锂枝晶导致的电池内短路产热来源主要是正负极可逆和不可逆热。短路电流、产热功率和电池最高温度等都随锂枝晶半径的增大而增大。锂枝晶中心距增大时,短路电流和产热功率也随之变大,但由于受到电解液锂离子浓度的影响二者增加的幅度越来越小。锂枝晶中心距越大时虽然电池总产热量越大,电池平均温度更高,但由于此时短路点分布较分散,电池最高温度却较反而较小。     

掺氮碳纳米管的制备及其锂硫电池性能

采用化学气相沉积的方法合成了掺氮碳纳米管(N-CNTs)。相较于纯碳纳米管(CNTs),N-CNTs拥有更多结构上的缺陷,具有更高的导电性能,且硫在其表面的分布更加均匀,从而提升了掺氮碳纳米管/硫(N-CNTs/S)复合材料的性能。与纯碳纳米管/硫(CNTs/S)电极相比,N-CNTs/S电极在不同倍率下首放电比容量提升了近30%,在837.5 mA/g的电流密度下循环100圈后,放电容量的保持能力也更好。这表明氮掺杂提升了锂硫电池正极材料的电化学性能。     

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.     

移动电源:谨防随身携带“炸弹”

移动电源俗称"充电宝",是各种数码移动终端的"充电伴侣",深受消费者的青睐。2013年是移动电源市场爆发的一年,但众多作坊式的电池生产商也涉足其中,导致电池的安全性能良莠不齐,短短数月已发生多起移动电源爆炸的事故,见诸报端。目前国家对移动电源尚无行业标准,也没有相关的认证。在此情况下,消费者更需提高警惕,不应太看重电池产品的容量而忽视自身的安全。面对频频出事的移动电源,8月中旬,行业内人士透露,相关部门已在着手出台行业规范,加强监管力度,从生产、流通等领域进行把控,以杜绝安全隐患。     

生命难以承受职业危害

地处河南省新乡市的环宇集团有限公司是一家民营企业,主要从事电池原材料和镍镉、镍氢、锂离子等电池的生产,是国内碱性二次电池第二大产业集团,年产值13亿元。该集团所属的子公司河南环宇电源股份有限公司有员工2496人,主要生产镍基(镍镉、镍氢)碱性二次电池。从2005年6月23日到9月30日,该公司镍镉电池生产一线的1663名工人到新乡市职业病防治研究所检查,发现有1020人尿镉超标,其中11人被确诊为职业慢性轻度中毒。小资料:镉的性质与镉中毒镉(Cd),常温下为微带蓝色的银白色金属,质软,具延伸性,耐磨。镉中毒主要是吸入镉烟尘或镉化合物粉尘…     

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。     

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。     

锂离子电池火灾风险管控研究现状分析

为了研究锂离子电池火灾风险管控,本文对锂离子电池火灾的特点及诱因进行了分析,通过查阅国内外相关文献,对锂离子电池模型仿真技术、火灾防治材料以及各阶段安全评价的研究状况进行归纳总结。研究发现,对锂离子电池火灾进行评价时,评价对象较为单一,无法系统地对锂离子电池火灾进行风险管控,故提出将生物免疫机理引入对锂离子电池火灾的风险管控中,为实现锂离子电池的全生命周期安全管理提供了新思路。     

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...     

基于PyroSim的仓储锂离子电池火灾数值模拟研究

采用PyroSim软件模拟仓储锂离子电池热失控引起的火灾场景,分析了火灾点火源周围的温度变化、热释放速率、能见度变化和CO体积分数变化情况,并设置喷淋系统对其进行灭火效果的数值模拟研究。结果表明：仓储锂离子电池发生火灾后,在35 s时烟气蔓延至整个仓库,火场的最高温度可达1625℃,热释放速率最高可达81 607 k W/s,CO体积分数最大可达1.799Χ10-3。设置喷淋装置灭火后,锂离子电池燃烧所产生的烟气明显减少,点火源周围的温度也得到了控制,热释放速率最高为6.5 kW/s,达到灭火和防止火灾蔓延的目的,有效地抑制锂离子电池储存仓库火灾的发生。     

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。