锂离子电池安全性特点及热模型研究

锂离子电池的安全问题越来越受到重视.本文从锂离子电池热安全性特点着手,分析了锂离子电池的着火、爆炸和电解液泄漏等安全事故特点.简单介绍了锂离子电池主要材料的产热特性、相互反应产热特性.讨论了锂离子电池热模型建立的两种途径,即量热仪途径和化学反应途径,通过这些热模型的建立,来指导锂离子电池的安全设计和管理.     

煤层注水过程分析和煤体润湿机理研究

分析了煤层注水过程中水在煤体中的运动动力和过程,用界面化学理论分析了煤体表面的润湿过程,得出了煤体能够自行润湿的条件,即润湿过程的润湿功必须为正,同时得出了各种润湿过程的判断依据.根据上述理论分析,阐明了煤层注水降尘的润湿机理,为煤层注水提供理论基础.     

基于火探管式的锂离子电池灭火技术研究

为研究锂离子电池灭火方案,基于火探管灭火技术同时利用新型清洁灭火剂Novec 1230,组装成火探管灭火系统。在灭火测试平台上以功率为200 W的电热管作为外热源引发单电池或电池模组热失控,通过改变火探管的布置位置,记录相应的灭火行为以及灭火效率,并对实验结果进行了分析。研究结果表明,当火探管灭火系统直接布置在电池正上方时,在起火后的5.6s内控制火情;随着灭火剂用量增加可以显著降低体系温度,防止电池复燃以及连锁热失控现象发生;火探管有效覆盖区域外的失控电池作为热源将继续加热临近电池,引发连锁热失控,造成灭火系统失效;根据电池热失控后的燃烧行为以及传热行为,提出相应的火探管灭火系统复合方案。     

地下储气库泄漏风险定量分析研究

地下储气库系统易受到地质灾害、腐蚀、设备故障等风险因素的不良影响,降低其稳定性和可靠性,因此对地下储气库进行风险识别与分析,并针对地下储气库泄漏风险进行定量研究十分必要。针对国内某地下储气库泄漏问题,首先辨识出地下储气库泄漏风险因子,并采用事故树分析定性确定了各个风险因子的结构重要度,然后采用层次分析定量确定了地下储气库泄漏事故的风险水平,以为地下储气库风险评估及安全运行提供指导。     

热荷载与风荷载作用下点式支承玻璃的破裂行为规律

在高层建筑火灾中,玻璃幕墙的破裂受到环境风和室内火灾的共同影响。研究了600 mm×600 mm×6mm的浮法玻璃幕墙在点支承安装方式下受到热辐射荷载和风荷载情况下的响应规律。分析了不同工况下玻璃表面的温度变化、风荷载的大小与玻璃破裂时间的关系、玻璃破裂与温差之间的关系、玻璃裂纹扩展及其与风速之间的关系。结果表明在玻璃两侧分别受到热辐射和风荷载共同作用时,风荷载的增加会加速玻璃的破裂。研究结果可为玻璃幕墙的工程应用提供技术支撑。     

阻燃电解液改善钛酸锂电池体系热稳定性研究

为了提高锂离子电池安全性,将碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯与二甲基乙酰胺加入到1.0mol/L LiPF_6/碳酸乙烯酯+碳酸二乙酯(1∶1wt%)的基准电解液中,配制成阻燃电解液。运用C80微量量热仪对钛酸锂负极(放电至1.0V)与基准电解液共存体系、钛酸锂负极(放电至1.0V)与阻燃电解液共存体系进行热稳定性测试,并计算得到热力学参数。对Li/基准电解液/Li_4Ti_5O_(12)和Li/阻燃电解液/Li_4Ti_5O_(12)半电池进行充放电循环测试、循环伏安测试与SEM扫描电镜测试。实验结果表明,钛酸锂负极与阻燃电解液体系反应放出的热量较钛酸锂负极与基准电解液体系减少了35.4%,且具有更高的活化能,提高了钛酸锂电池体系的热稳定性;同时电化学测试结果表明,阻燃电解液与钛酸锂负极有良好的相容性,可以应用到钛酸锂电池体系。     

火灾场景中玻璃破裂行为研究综述

建筑物在火场中的结构响应问题中,门窗玻璃在火场中的热响应特性及破裂脱落是影响火灾发展的重要因素之一。通过事故案例分析了火灾场景中玻璃破裂脱落的危害性,指出了研究火灾场景中玻璃受热破裂脱落的意义,并对目前火灾场景中玻璃受热破裂过程和主要形态、玻璃的破裂机理和判据等的研究现状进行了详细的分析,总结了目前实验和计算机模拟的最新研究进展和不足,为今后进一步开展玻璃受热破裂脱落研究提出了若干建议。     

模组箱体空间内磷酸铁锂电池热失控及其传播行为研究

为了探究储能用锂离子电池在真实应用场景下的热失控及其传播行为特征,选用86Ah方形磷酸铁锂(LiFePO4)电池,对其在热滥用触发方式下的热失控行为及模组箱体空间与开放空间中的传播行为规律进行了实验研究。单体实验结果表明,电池热失控产生的高温烟气会导致模组箱体内沿高度方向出现明显温度梯度,模组底部与顶部温度测点的最大温差达118.4 ℃。传播实验结果表明,模组箱体空间内热失控电池通过产气及喷出高温电解液向其他电池传热,在热失控电池影响下,模组箱体空间内3块电池上表面所能达到的最高温度均高于开放空间实验12 ℃~150 ℃,模组空间内热失控电池向同侧两块电池的传热量高于开放空间实验225 kJ和44.4 kJ。但箱体环境中有限的氧气供给会减缓电池在热失控时的内部放热反应进程,模组箱体空间实验中电池热失控峰值温度较开放空间实验低33 ℃~145 ℃,并且模组箱体空间实验中热失控完全传播所用时间较开放空间实验滞后213 s。研究结果对于锂离子电池模组的安全设计和热失控传播阻隔具有一定的参考价值与指导意义。     

基于火三角模型的锂离子电池火灾事故树分析

为研究导致锂离子电池火灾事故的基本事件及其重要度,采用事故树分析方法,以火三角模型为基础,分析了锂离子电池发生火灾事故的全过程。先基于建立的事故树模型,再通过求解最小割集得到导致锂离子电池火灾的36种途径和导致事故发生的15个基本事件及其结构重要度。结果表明,在基本事件中,"电池壳体发生破裂"的结构重要度系数最大(0.565),其次为"正极材料分解反应产生氧气和放热"(0.188)、"电解液汽化"(0.175)和"电解液分解反应放热"(0.175)。最后基于这些基本事件,通过提高电池壳体强度、正极材料分解温度、电解液汽化温度及蒸发潜热、电解液分解温度等技术手段降低锂离子电池火灾发生的概率;并发现通过采取优良的生产工艺与正确的使用方式亦能降低锂离子电池火灾事故的发生概率。     

乙醇添加比例对乙醇-柴油混合物表面火蔓延的影响研究

实时记录了不同比例乙醇柴油混合燃料的火蔓延过程,对蔓延火焰的外貌结构、火蔓延模式、火蔓延速度以及油面温升规律等进行了探讨。研究发现,当乙醇添加比例10%时,混合燃料火焰低速脉动蔓延,火焰前锋油面下方存在表面流,火蔓延速度变化幅度比较小,燃料表面的升温速率随初温的升高而升高;当乙醇添加比例≥10%时,火焰稳定蔓延,表面流消失,火蔓延速度会随着燃料初温的升高而降低,燃料表面的升温速率随初温的升高而降低。