為研究21700和18650新舊2型多用途鋰離子電池在航空運輸?shù)蛪涵h(huán)境下的熱失控特性差異,采用動壓變溫實驗艙搭建實驗平臺開展實驗。將實驗環(huán)境壓力設(shè)定為飛機巡航時的環(huán)境壓力30 kPa,對比常壓101 kPa,使用外部熱源加熱的方式觸發(fā)鋰電池?zé)崾Э?利用熱傳播引發(fā)相鄰電池?zé)崾Э?分別從熱失控溫度變化特性、熱釋放速率和熱解氣體組分濃度變化進行分析。研究結(jié)果表明:能量密度更高的21700電池?zé)崾Э胤逯禍囟雀?高溫危險性要高于18650電池,但觸發(fā)熱失控所需的熱量更多,電池間熱傳播時間會延長;低壓環(huán)境有利于降低鋰電池?zé)崾Э厝急逯禍囟?減小燃爆熱釋放速率,但會產(chǎn)生更多C_xH_y和CO等具有燃爆性的熱解氣體,可能會在有限空間內(nèi)與氧氣混合引起二次燃爆。 

【文章來源】：中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2020,16(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

變壓實驗艙及多功能測試平臺

本實驗所用電池為國內(nèi)某一知名廠商量產(chǎn)的18650和21700型三元鋰離子電池,如圖2所示。電池容量分別為2 600,4 200 mA,控制實驗電池的SOC狀態(tài)均為100%。實驗裝置設(shè)備及電池布置如圖3所示。在實驗開始前,通過實驗艙的控制系統(tǒng)將艙內(nèi)環(huán)境壓力降低至30 kPa,等艙內(nèi)壓力趨于穩(wěn)定后,使用功率為200 W電熱片對鋰離子電池進行接觸加熱。為避免加熱溫度不均導(dǎo)致實驗誤差,利用第1節(jié)電池?zé)崾Э厝急a(chǎn)生的高溫,通過熱傳播引發(fā)相鄰電池?zé)崾Э?在第2和第3節(jié)電池中部表面相同位置各取1個測溫點,分別記為T1,T2。使用點狀焊接的高靈敏度K型鎧裝熱電偶測得電池溫度變化,連接到無紙記錄儀顯示實時的溫度變化曲線,溫度數(shù)據(jù)采集頻率為1次/s。在實驗過程中,鋰電池?zé)崾Э厝急a(chǎn)生的氣體產(chǎn)物通過抽氣管道進入多功能分析測試系統(tǒng),利用氣體分析模塊準(zhǔn)確測量多種熱解氣體組分濃度,再由系統(tǒng)中的9705模塊測定燃爆熱釋放速率。所有數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸至艙外電腦進行數(shù)據(jù)處理和綜合分析。為保證實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,在每個工況下進行3次實驗,選取正常成功觸發(fā)鋰電池?zé)崾Э厝急膶嶒灁?shù)據(jù)進行處理分析。

實驗裝置設(shè)備及電池布置如圖3所示。在實驗開始前,通過實驗艙的控制系統(tǒng)將艙內(nèi)環(huán)境壓力降低至30 kPa,等艙內(nèi)壓力趨于穩(wěn)定后,使用功率為200 W電熱片對鋰離子電池進行接觸加熱。為避免加熱溫度不均導(dǎo)致實驗誤差,利用第1節(jié)電池?zé)崾Э厝急a(chǎn)生的高溫,通過熱傳播引發(fā)相鄰電池?zé)崾Э?在第2和第3節(jié)電池中部表面相同位置各取1個測溫點,分別記為T1,T2。使用點狀焊接的高靈敏度K型鎧裝熱電偶測得電池溫度變化,連接到無紙記錄儀顯示實時的溫度變化曲線,溫度數(shù)據(jù)采集頻率為1次/s。在實驗過程中,鋰電池?zé)崾Э厝急a(chǎn)生的氣體產(chǎn)物通過抽氣管道進入多功能分析測試系統(tǒng),利用氣體分析模塊準(zhǔn)確測量多種熱解氣體組分濃度,再由系統(tǒng)中的9705模塊測定燃爆熱釋放速率。所有數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸至艙外電腦進行數(shù)據(jù)處理和綜合分析。為保證實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,在每個工況下進行3次實驗,選取正常成功觸發(fā)鋰電池?zé)崾Э厝急膶嶒灁?shù)據(jù)進行處理分析。2 數(shù)據(jù)分析與結(jié)果討論

【參考文獻】：
期刊論文
[1]低壓環(huán)境對鋰電池?zé)崾Э蒯尫艤囟扔绊慬J]. 孫強,王海斌,謝松,賈井運,陳現(xiàn)濤.  中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2019(11)
[2]鋰離子電池?zé)峤鈿怏w釋放特性研究[J]. 秦帥星,郭超超.  消防科學(xué)與技術(shù). 2017(11)
[3]鋰離子電池?zé)峤鈿怏w爆炸極限測定及其危險性分析[J]. 郭超超,張青松.  中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2016(09)
[4]鋰離子電池安全性特點及熱模型研究[J]. 王青松,孫金華,何理.  中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2005(03)



本文編號：3007470