热失控下环境体系对锂离子电池火灾危险性的影响

发布时间：2021-07-15 10:47

　　以21700型三元锂离子电池为研究对象,选择空气、氮气及水雾三种环境体系,在热失控条件下对锂离子电池表面温度、逸散出的气体浓度进行在线监测,探究不同环境体系下锂离子电池之间的热量传递与热失控火灾扩展情况。结果表明:不同环境体系对锂离子电池热失控行为有显著影响。惰性气体环境不能有效抑制锂离子电池热失控的发生,却由于氧气含量降低,使热失控过程中二次燃烧阶段缺失,降低其火灾扩展危险性,且热失控的响应时间延长。氮气环境中产生的CO体积分数峰值为2.049×10-3,分别是空气与水雾环境中的154.6%和180.0%。水雾环境中,由于雾滴在正极处积聚,极易使泄压阀工作效率下降,导致内部压力过高而发生更危险的爆炸。在锂离子电池的运输、储存和应用中,应避免环境中湿度过大。可针对性置换环境气氛或提高散热能力,加强对锂离子电池的安全防护,防止热失控行为的发生。 

【文章来源】：消防科学与技术. 2020,39(08)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

实验平台示意图

在水雾环境中，B1发生热失控后存在二次燃烧阶段并产生稳定火焰。由于水雾均匀弥散于空间内，火焰形态与前两种环境下有所不同。雾滴进入舱内与高温烟气接触后形成对流，火焰受到扰动，形状发生变化。为燃烧更充分，火焰需扩大燃烧面积接触更多氧气，因此，火焰向上扩展，导致火焰变狭长且宽度变窄，如图2(c）所示。2.2 实验后锂离子电池外形变化分析

如图3所示，与全新锂离子电池相比，实验后电池外观形貌发生很大变化，电池表面的蓝色塑料包装膜均已发生碳化变黑，钢制外壳仍保持完整。在空气与氮气环境中，锂离子电池发生热失控时从正极喷射出大量物质，将电池体内较高压力及时排出，电池表面没有发生破裂，见图3(b）、（c）。而在水雾环境中，锂离子电池发生严重爆炸，将其内部电芯物质（大量铜箔、铝箔）向外抛出，见图3(d）。其原因是水雾环境中湿度较大，雾滴在安全阀处聚积，导致安全阀不能及时泄压或泄压效率下降，内部压力逐渐增加，最终引发锂离子电池爆炸。

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3285558