民机货舱变压环境下多种新型清洁灭火剂对锂离子电池热失控作用特性

发布时间：2021-10-22 04:49

　　为研究替代哈龙的新型清洁灭火剂对民航运输锂离子电池火灾作用特性,基于动压变温实验舱,实验设定了80、60、40 kPa的压力环境,使用全氟己酮、2-溴-3,3,3三氟丙烯和细水雾进行灭火实验。根据它们的灭火机理,从实验灭火现象、降温效果、灭火后一氧化碳气体浓度方面分析3种灭火剂的灭火效果。结果表明:变压条件下全氟己酮和2-溴-3,3,3三氟丙烯两种灭火剂主要通过化学抑制的机理有效降低锂离子电池火焰中自由基H·和OH·浓度,从而对热失控燃爆的锂电池实现快速灭火,灭火时间会随环境压力的下降而缩短,40 kPa时全氟己酮的灭火时间仅为1.0 s;同时灭火剂的降温冷却作用会随环境压力的升高而减弱,其中降温效果较好的细水雾在80、60、40 kPa压力环境下的降温幅度分别为210、145、89℃;对于降低锂电池燃爆产生的可燃性有毒气体一氧化碳浓度,全氟己酮和2-溴-3,3,3三氟丙烯要好于细水雾,40 kPa时灭火后一氧化碳峰值浓度降至1 332×10^-6和1 389×10^-6。可见全氟己酮的综合性最佳,细水雾的降温冷却效果较好,但若在施加剂量较少和施... 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(27)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

实验平台设备

选用力神21700型锂电池(3.7 V和4 000 mA·h)。根据先前的实验,在常压下,电池组中的第1个电池的热失控可以通过热传播使第2、第3个电池热失控,因此在此实验中,电池排列方式为1×3,如图2(a)。实验的热电偶选择针式K型铠装热电偶(1 mm),并排列1～3#电池,如图2所示。1.3.2 整体实验平台的构建

如图3所示,将固定21700型锂电池的装置放于舱中的小型实验箱(50 mm×50 mm×80 mm)内。在实验前,根据实验要求来设置舱室内的压力。当机舱内的压力稳定在设定值时,使用如图2(a)的250 W电热片进行加热,使锂电池发生热失控,并通过K型热电偶实时测量3个电池的表面温度。实验中产生的气体通过集气罩收集并通过烟气测试系统进行分析。灭火剂喷雾器置于电池上方10 cm处,并以180°释放灭火剂。喷头通过高压钢管与机舱外部的灭火剂储存箱相连,灭火剂中充满压力为2.5 MPa的N2。在机舱顶部的电磁阀的控制下释放灭火剂。同时,喷出的两液水雾也直接放在电池上方10 cm处。实验现象由高清摄像机实时记录,该摄像机直接位于机舱中电池的前面。1.3.3 实验工况设置

【参考文献】：
期刊论文
[1]低压环境下18650型锂离子电池热失控特性[J]. 贺元骅,王春晓,王耀帅,孙强,陈现涛.  科学技术与工程. 2019(08)
[2]国际规则对锂电池运输的要求[J]. 李若诗,孙健,王炜,杨音来.  电池. 2018(04)
[3]低压环境下锂离子电池的热失控特性分析[J]. 邓志彬,应炳松,贺元骅.  科学技术与工程. 2018(18)
[4]基于计算流体动力学的锂离子电池热失控多米诺效应研究[J]. 罗星娜,张青松,戚瀚鹏,张秀艳.  科学技术与工程. 2014(33)

博士论文
[1]锂离子电池火灾危险性及热失控临界条件研究[D]. 黄沛丰.中国科学技术大学 2018
[2]典型锂离子电池和电解液燃烧特性及航空运输环境对其影响机制研究[D]. 付阳阳.中国科学技术大学 2017
[3]常压和低压下锂原电池、锂离子电池火灾行为研究[D]. 陈明毅.中国科学技术大学 2017



本文编号：3450416