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

发布时间：2021-01-29 19:28

　　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C_xH_y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。 

【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020,16(06)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

变压实验舱及多功能测试平台

本实验所用电池为国内某一知名厂商量产的18650和21700型三元锂离子电池,如图2所示。电池容量分别为2 600,4 200 mA,控制实验电池的SOC状态均为100%。实验装置设备及电池布置如图3所示。在实验开始前,通过实验舱的控制系统将舱内环境压力降低至30 kPa,等舱内压力趋于稳定后,使用功率为200 W电热片对锂离子电池进行接触加热。为避免加热温度不均导致实验误差,利用第1节电池热失控燃爆产生的高温,通过热传播引发相邻电池热失控,在第2和第3节电池中部表面相同位置各取1个测温点,分别记为T1,T2。使用点状焊接的高灵敏度K型铠装热电偶测得电池温度变化,连接到无纸记录仪显示实时的温度变化曲线,温度数据采集频率为1次/s。在实验过程中,锂电池热失控燃爆产生的气体产物通过抽气管道进入多功能分析测试系统,利用气体分析模块准确测量多种热解气体组分浓度,再由系统中的9705模块测定燃爆热释放速率。所有数据通过数据线传输至舱外电脑进行数据处理和综合分析。为保证实验数据的科学性和准确性,在每个工况下进行3次实验,选取正常成功触发锂电池热失控燃爆的实验数据进行处理分析。

实验装置设备及电池布置如图3所示。在实验开始前,通过实验舱的控制系统将舱内环境压力降低至30 kPa,等舱内压力趋于稳定后,使用功率为200 W电热片对锂离子电池进行接触加热。为避免加热温度不均导致实验误差,利用第1节电池热失控燃爆产生的高温,通过热传播引发相邻电池热失控,在第2和第3节电池中部表面相同位置各取1个测温点,分别记为T1,T2。使用点状焊接的高灵敏度K型铠装热电偶测得电池温度变化,连接到无纸记录仪显示实时的温度变化曲线,温度数据采集频率为1次/s。在实验过程中,锂电池热失控燃爆产生的气体产物通过抽气管道进入多功能分析测试系统,利用气体分析模块准确测量多种热解气体组分浓度,再由系统中的9705模块测定燃爆热释放速率。所有数据通过数据线传输至舱外电脑进行数据处理和综合分析。为保证实验数据的科学性和准确性,在每个工况下进行3次实验,选取正常成功触发锂电池热失控燃爆的实验数据进行处理分析。2 数据分析与结果讨论

【参考文献】：
期刊论文
[1]低压环境对锂电池热失控释放温度影响[J]. 孙强,王海斌,谢松,贾井运,陈现涛.  中国安全生产科学技术. 2019(11)
[2]锂离子电池热解气体释放特性研究[J]. 秦帅星,郭超超.  消防科学与技术. 2017(11)
[3]锂离子电池热解气体爆炸极限测定及其危险性分析[J]. 郭超超,张青松.  中国安全生产科学技术. 2016(09)
[4]锂离子电池安全性特点及热模型研究[J]. 王青松,孙金华,何理.  中国安全生产科学技术. 2005(03)



本文编号：3007470