新能源电池热失控火灾研究文献综述

 2022-11-26 18:14:04

文献综述

1.锂离子电池安全问题研究现状

铿离子电池是一种化学电源,在受到加热、针刺、挤压、冲撞等滥用条件下往往会引发隔膜的熔断,从而导致电池正、负极间直接接触而发生内短路,而高温作用下的电极材料会发生多种放热反应,热量的持续堆积有可能引发电池火灾。从锂离子电池应用开始,就有媒体报导由铿离子电池引起的火灾事故发生。

为了研究电池的安全性和火灾危害性,部分学者通过实验和分析,得到了电池火灾的燃烧特性和应对方案。

Harris等人【1】为了研究可燃性气体的热化学特性和燃烧特性决定着电池是否会发生燃烧以及燃烧所产生的能量。通过使用软件模拟的方法,Harris得到DMC的燃烧峰值为丙烷的一半,但其与丙烷的温度差仅为25%,所以在材料选择过程中考虑选择热化学特性和燃烧特性较低的电解液可以降低电池的火灾危险性。

Ribiere等人【2】为了测量锂离子电池的燃烧热释放速率的规律,使用Tewarson量热仪测试了不同荷电状态下的LiMn204/石墨电池燃烧的热释放速率,结果显示满地状态下的18650型锰酸铿电池所测量到的燃烧热释放速率达到1.7MW m-2,位于汽油和燃油的燃烧热值之间。而且对于不同荷电状态下的铿离子电池,其总放热并没有变化,但热释放速率峰值随着荷电状态升高而增加。

Jhu等人【3】为了深入了解电池危险性,通过使用一种绝热量热仪(VSP2)测量18650电池热危险性,得到放热起始温度、最高温度、最大压力、燃烧热值以及通过绝热量热温度曲线所计算出的表观活化能和指前因子,根据这些参数可以对比电池间的火灾危险性。结果显示,对于钻酸铿电池,满电状态比未充电状态危险性高,而其危险性也要高于锰酸铿电池。

Liu等人【4】为了研究电池的热失控产热特点,通过自行设计的铜基电池量热仪(CSBC)测量了18650型三元/石墨电池的燃烧热和电池内部热失控产热,结果发现通过燃烧释放的最大能量值约为电池内部产热值的三倍。这表明电池火焰相比于电池本身温度的升高对周围电池或者物体的加热作用要更加强烈。

FM Global【5】为了研究了电池包的燃烧行为和火蔓延行为,对上千电池(18650型号,2.6Ah, LiCoO:电池)组成的电池包的燃烧特性进行了测试。他们研究了小尺寸范围和大尺寸范围内的两种电池包的燃烧行为和火蔓延行为的规律,并提出了控制电池火灾的最佳方案

美国交通部【6】为了测试电池的燃烧热和温度变化,设置了一个简易的实验台,通过火盘加热测试了铿电池被引燃后的燃烧热和温度变化,并用Halon1301灭火剂对其进行灭火。结果显示通过Halon I 301灭火剂可以短时间灭掉电池火,但由于电池温度很高,内部反应继续,仍然会重新燃烧.

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