射流水柱与低温氮气扑救锂离子电池火灾的可行性试验研究

为了研究射流水柱与低温氮气对由穿刺引发的锂离子电池热失控火灾的防控效果，开展了不同灭火剂种类（射流水柱与低温氮气）及不同灭火剂作用时间下的锂离子电池火灾灭火试验。研究结果表明：射流水柱灭火剂可用作扑灭锂离子电池火灾，但无法彻底阻断内部反应的进行，需较长时间持续释放作用以免发生复燃。相同作用时间内低温氮气无法持续有效地对电池进行降温，且作用期间电池存在较大复燃风险，针对锂离子电池火灾适用性较差。     

抑制三元锂离子电池热失控火灾研究

开展刺入式施放灭火剂的试验,以探究更高效的灭火手段。根据3种影响火灾抑制效能的主要因素（施放路径、充装压力、灭火剂种类）设计试验工况,突出刺入式施放灭火剂的火灾抑制效能。结果表明,电池热失控时,相比于外部施放灭火剂,刺入施放能使电池内部和正极都降至更低温度,差值分别为168.2,61.4℃,且无温度回升。充装压力为0.6 MPa时刺入施放,正极处液态水的降温速率达30.1℃/s,而0.9 MPa时仅为7.2℃/s,相同条件下,黏度较高的2-BTP灭火剂,在0.6 MPa时降温速率高达41.9℃/s,0.9 MPa时仍为35.2℃/s,液态水的抑制效能相比2-BTP灭火剂受充装压力的影响更明显。结果表明,刺入式施放灭火剂可使正极处的温度从643.6℃降至55.5℃,最大冷却速率达252.4℃/s,相比外部施放灭火剂,对锂离子电池火灾表现出更佳的抑制效能。     

不同压力细水雾抑制三元锂离子电池热失控效果试验研究

为探究瓶组式细水雾灭火装置在存储和使用过程中的压力变化对150 Ah大容量三元锂离子电池热失控抑制效果的影响,搭建了锂离子电池燃烧抑制试验平台,开展了锂离子电池热失控抑制试验。结果表明：试验条件下,细水雾压力越大抑制热失控所需时间越短;1.2 MPa细水雾扑灭锂离子电池明火后存在复燃现象;在成功扑灭锂离子电池热失控明火的条件下,10 MPa细水雾耗水量最少;压力衰减会降低瓶组式细水雾的灭火效果。试验可以为细水雾灭火装置抑制大容量三元锂离子电池热失控的系统选型和运行维护提供参考。     

全氟己酮和细水雾抑制三元锂离子电池火灾有效性研究

锂离子电池热失控是造成电动汽车火灾事故的首要因素。文章概述了车用锂离子电池热失控火灾危险性及抑制方法,并开展了全氟己酮、细水雾对车用三元锂离子电池热失控火灾的灭火试验。结果表明,三元锂离子电池热失控时表面最高温度超过500℃,表面最大升温速率达到18.93℃/s;全氟己酮灭火剂和细水雾均能有效扑灭电池初期明火,但在灭火后数分钟内电池发生复燃。两种灭火剂均能有效降低电池表面最高温度和最大升温速率。     

哈龙替代灭火剂抑制空运锂离子电池试验研究

为解决机载哈龙灭火剂不能长时间抑制锂离子电池热失控问题,结合锂离子电池热失控特点与现有灭火剂适用性,筛选出细水雾灭火剂与超细干粉灭火剂为研究对象,通过自主设计试验平台开展细水雾灭火剂与超细干粉灭火剂在相同条件下抑制30%和100%电量锂离子电池热失控对比试验,通过锂离子电池热失控后温度峰值、降温反应时间,考察细水雾灭火剂和超细干粉灭火剂抑制锂离子电池热失控灭火能力和速率。结果表明:细水雾灭火剂抑制锂离子电池热失控比超细干粉抑制能力提升140%左右,灭火速率提升了300%左右,据此提出在抑制锂离子电池热失控方面细水雾灭火剂较超细干粉灭火剂存在明显优势,是取代哈龙灭火剂的选择之一。     

低压环境下锂离子电池安全性研究进展

针对Halon 1301/1211灭火剂很难抑制航空运输环境锂离子电池热失控的问题,分析低压环境锂离子电池组分材料热反应机理,论述低压环境下锂离子电池热失控放气时间、表面温度、传播过程、点燃时间、质量损失速率、热释放速率等研究进展。展望锂离子电池在航空运输环境下的安全性的研究前景,提出今后研究方向主要是低压环境下热失控过程及产物生成机理、开发新型探测装置早期预警控制、寻求高效灭火介质并设计相关灭火装置防控锂离子电池航空输运火灾。     

不同灭火装置对磷酸铁锂电池模组火灾的灭火效果

为了验证不同灭火装置对储能电池模组火灾的灭火效果,按照实际预制舱搭建试验平台,分别考察了七氟丙烷、全氟己酮、热气溶胶、细水雾等灭火装置针对预制舱中单个储能电池模组火灾的灭火效果。试验结果表明,针对储能电池模组火灾,需要考察灭火剂的灭火效果和降温能力。部分灭火剂可以扑灭初期火灾,但是难以中断储能电池内部的持续反应,可能发生复燃。     

基于实体试验的磷酸铁锂电池火灾危险性分析

为研究动力锂离子电池的火灾危险性,以大容量磷酸铁锂电池为研究对象,开展了电池单体的燃烧试验及电池模组的量热试验,获得温度变化曲线和热释放速率曲线。试验结果表明:在外部加热的条件下,电池表面温度在150℃以上磷酸铁锂电池有发生热失控的风险;额定电压12.8 V、额定容量200 Ah的磷酸铁锂电池模组发生热失控,电池模组所释放的总热值约为366 MJ,最大热释放速率约为240 k W。此试验方法可用于量化分析不同材料动力电池的燃烧特性电池;     

锂离子电池热失控气体燃爆特征实验研究

为研究储能电站电池单元的火灾危险性,针对锂离子电池发生热失控后释放混合气体的爆炸危险性和火灾危险性进行实验研究,测定分析锂离子电池电解液的危险性以及不同环境气氛下锂离子电池的热失控特性。结果表明：按锂离子电池热失控释放主要气体组分配制的混合气体具有较大的爆炸危险性,爆炸下限为6.1%,最大爆炸压力可达0.61~0.76 MPa,可对建筑物造成严重破坏;配制的混合气体最小点火能为0.3 mJ。锂离子电池电解液在120~130 ℃温度下挥发蒸气危险性较高,爆炸下限为2.3%,且燃烧后产生的刺激性气体可能导致人体的二次伤害。实验采用三元锂电池热失控触发温度为125~150 ℃。研究结果可以为锂离子电池储能电站可燃气体探测、通风设计等提供支持。     

溴代三氟丙烯对电池火灾的灭火效果实验研究

搭建了一套灭火实验平台,以额定容量为75 Ah的三元软包锂离子电池单体为研究对象,采用恒定功率为1 000 W的铝铸加热板诱发电池热失控,分析了电池在50%SOC下的燃烧特性,研究了溴代三氟丙烯（2-BTP）对电池火灾的灭火降温效果,并在相同工况下与水、七氟丙烷、五氟乙烷进行对比,分析了不同灭火剂的灭火时间、最高温度和复燃情况。结果表明,实验条件下,溴代三氟丙烯最快在13 s内扑灭了明火,不仅灭火速度最快,降温效果最好,还能有效抑制锂离子电池复燃。     

不同外部热源及气压对软包装锂离子电池热失控影响

开展不同低压环境(90、70、50 kPa)下的锂离子电池热失控实验,分别使用加热板、辐射环和辐射板搭建3个锂离子电池热失控实验平台.改变加热条件,观察软包装锂离子电池在低压下热失控火行为、温度变化、热释放速率、总释热量、耗氧量和CO2生成量的变化情况.压力的降低会使得锂离子电池在燃烧阶段氧气不充足,电池内部可燃物质与...     

锂电池过热诱导失控及其抑制技术

为提高锂离子电池典型应用场所的消防安全等级,优化锂电池生产场所、电动汽车以及储能电站的消防安全设计,分析了三元锂电池过热诱导的火灾行为,并采用"预先抑制、早期喷放"的策略,开展了全密闭环境下三元锂电池单体和模组的热失控抑制试验。研究发现:全密闭环境下的三元锂电池单体在热的作用下,依次经历了鼓包、冒烟、火星喷射及爆燃4个热失控阶段。三元锂电池过热诱导热失控时,电池电压突变较温度更早,宜以电压值作为热失控的早期特征探测参数,灵敏度和精度都更高。全密闭环境下,FK-5-1-12灭火剂对三元锂电池单体的热失控具有良好的抑制效果,并能避免爆燃现象,但未能避免三元锂电池模组的爆燃现象;避免爆燃的关键是热失控探测效能、初始流量设计和喷放时机选择。     

电动船三元锂电池舱与磷酸铁锂电池舱灭火对比试验研究

为研究三元锂电池电动船的消防安全,搭建了一个船舶锂电池舱火灾试验平台,通过模拟舱室火灾场景,开展了一系列大尺寸灭火试验,从灭火现象、冷却效果及复燃间隔时间等方面对比分析了4 种船用固定式灭火系统对三元锂电池和磷酸铁锂电池初期火灾的抑制效果。试验表明,压力水雾灭火系统对两种电池火体现出较好的抑制和冷却效果,5、10 L/（min·m2）两种喷水强度下均未发生复燃;二氧化碳、七氟丙烷及热气溶胶灭火系统均能瞬时扑灭这2 种电池火,但抑制时间有限,存在复燃的可能,其中热气溶胶冷却效果最差、电池复燃间隔时间最短,其次是二氧化碳、七氟丙烷。总体而言,三元锂电池火比磷酸铁锂电池火更难扑灭,复燃率更高,复燃间隔时间更短。根据比较结果提出灭火对策建议。     

细水雾对磷酸铁锂储能电池模组性能影响研究

细水雾可有效扑灭储能电站磷酸铁锂电池热失控火灾并抑制其复燃,但在灭火过程中细水雾喷放对处于非热失控状态的正常电池的影响尚未明确,一定程度上限制了其在储能电池消防安全领域的推广应用。以正常326 Ah磷酸铁锂储能电池模组为试验对象,系统研究了细水雾持续喷放对其充放电性能、安全性能及数据监测模块（BMU）功能的影响。结果表明：在15 min的细水雾持续喷放及后续观察期间,3组电池模组均未出现外壳形变、未产生可燃气体、未出现温度升高及电火花等异常现象,且各单体电压平稳,BMU数据采集功能正常,试验前后电池模组充放电性能未出现明显波动,验证了细水雾在磷酸铁锂储能电池模组火灾扑救过程中的可靠性。     

含添加剂细水雾抑制三元锂离子电池火灾试验研究

通过自主搭建的锂离子电池燃烧及灭火平台,以三元镍钴锰酸锂电池为研究对象,开展了含添加剂细水雾抑制三元锂离子电池火灾试验,从溶液表面张力、电池最高温度以及降温速率等方面综合分析溶液灭火机理及效果.试验中选择热滥用方式,采用加热炉加热,使三元锂离子电池发生热失控燃烧,采用高清摄像机记录全过程.选取十二烷基苯磺酸钠、十二烷基...     

常压和低压下锂离子电池灭火特性研究

研究气体灭火剂在航空货运低压环境与常压环境下对 18650 型三元锂离子电池的灭火特性。基于低压实验舱和气体灭火系统,使用全氟己酮分别在常压 101 kPa 和低压 30 kPa下对热失控的锂离子电池进行灭火,记录灭火现象、温度变化,并分析空气中各相关气体组分变化。结果表明,常压下热失控表现为向外爆燃和持续明火燃烧,延长了灭火时间;低压低氧浓度环境在一定程度上减缓锂离子电池的热失控燃烧放热反应,有助于控制峰值温度,提高灭火效率;灭火过程中,灭火剂会增加氧气的消耗,低压时氧气消耗大于常压;常压下电池内部反应和二次燃烧更充分,向外释放更多热量,生成了更多二氧化碳,而低压时会有更多的一氧化碳产生。     

动力锂离子电池热失控火灾试验模型研究

分析动力锂离子电池热失控安全问题现状及相关标准、规范的规定,研究建立用于评价锂离子电池热失控火灾防控装置的试验模型。试验模型包括锂离子电池箱结构尺寸、锂离子电池种类及布置、热失控触发方式、火灾防控装置的安装、试验过程数据采集处理等。采用加热和过充两种触发方式使电池发生热失控,模拟不同工况下电池热失控的行为。通过火灾试验及标准模型的建立,初步确定火灾防控装置对扑救锂离子电池火灾有效性和可靠性的评价标准。     

热失控下环境体系对锂离子电池火灾危险性的影响

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。     

再谈自动喷水灭火系统的应用前景

自动喷水灭火系统是装有喷头或喷咀的管网系统,它利用火灾时产生的光、热、可见或不可见的燃烧生成物及压力等信号传感而自动启动喷水装置,将水和以水为主的灭火剂洒向着火区域,起到扑灭火灾或控制火灾蔓延的作用。它既有探     

电池储能系统火灾预警与灭火系统设计

基于某梯次电池储能系统实际工程项目需求,结合电池热失控机理,提出了基于VOC、可燃气体、温度、烟雾等的多级预警系统及分级预警策略,对电池进行全周期、连续性监测,确保快速有效地检测出电池热失控状态,实现灭火系统的早期介入。在传统的七氟丙烷灭火系统基础上,增加水喷淋灭火系统,确保能够有效扑灭火灾。以退役磷酸铁锂电芯热失控为例验证了该系统的有效性。