储能系统用三元锂离子电池热失控火灾特性

锂离子电池是储能系统的重要组成部分，但储能系统用三元锂离子电池的热失控火灾特性尚未厘清，严重制约了此类储能设施消防控灭火手段的应用和储能行业的安全发展。通过储能系统用三元锂离子电池的热失控实验、量热实验和热扩展实验，研究了电池单体热失控和电池模组热扩展的发展规律。实验结果表明，储能系统用三元锂离子电池在热失控后会直接起火燃烧，释放出大量可燃气体，燃爆剧烈，会形成持续的喷射火，电池单体热失控容易触发相邻电池单体发生热失控，形成链式反应。     

车用锂离子电池热失控研究综述

随着电动汽车的快速发展,锂离子电池得到了广泛应用,而锂离子电池的安全问题是电动汽车发展的基础.文中针对锂离子电池热失控的研究展开了全面综述.首先概述了电池在不同原因下引发的热失控,其中电池内部短路以及电池过充电是引发热失控的主要原因.同时重点总结了电池的整个热失控过程,包括单体电池的热失控机理以及热失控在电池组内的扩散...     

锂离子电池模组热失控扩展安全性的研究

分别对软包三元和磷酸铁锂锂离子电池模组进行了热失控扩展试验研究。采集电池电压、温度等特征参数,研究锂离子电池在加热触发热失控时的特点及热失控在锂离子电池间传播的特征。对比两款电池的热失控特性及热失控扩展特性,结果表明:试验条件下,三元锂离子电池热失控时释放能量速度快,释放能量集中,更容易发生热失控扩展。     

低压环境下锂离子电池热失控特性研究进展

理解低压环境下锂离子电池热失控特性，对高原低压环境电池储能系统的安全运行以及航空运输至关重要。对低压环境下锂离子电池单体的热失控特性[包含喷发特性、表面温度、点燃时间、热释放速率(HRR)、质量损失率(MLR)和总产热量(THR)等]以及电池模组热失控蔓延特性进行综述。低压环境下，锂离子电池单体燃爆响应时间变长，HRR、MLR和THR均降低。对今后的研究方向给出建议，为低压环境下锂离子电池的安全设计提供理论支持。     

锂离子电池热失控气体及燃爆危险性研究进展

综述锂离子电池热失控产物情况和产气机理,并归纳总结热失控气体危险性研究进展.锂离子电池热失控气体主要成分为CO2、CO、H2和碳氢化合物;燃爆危险性因素主要为爆炸极限、爆炸超压及层流火焰速度等.电池的材料种类、荷电状态(SOC)和温度等因素均会对产气造成影响,进而影响热失控气体的危险程度.对锂离子电池热失控后产生气体的燃爆性质及爆炸危险性进行展望.     

储存温度对软包装锂离子电池热安全性的影响

开展热失控实验，探究储存温度对软包装锂离子电池热安全性的影响。电池在不同储存温度下的热失控过程相似，但随着储存温度的升高，热失控剧烈程度趋于缓和。储存温度升高，锂离子电池热失控峰值温度、热释放速率(HRR)、总释热量(THR)和耗氧量降低，高温热危害性降低。在40℃储存温度下，电池热失控峰值温度为746℃,比80℃储存温度下高138℃。不同储存温度下的气体释放量不同。对比电压-容量曲线可知，高温会使锂离子电池出现容量损失，且储存温度越高，损失越大。     

锂离子电池针刺安全性的研究进展

针刺是评估锂离子电池安全性的各种滥用条件中最为苛刻之一,也是锂离子电池安全测试的重点关注项目。综述锂离子电池针刺安全性相关研究进展,包括影响锂离子电池针刺安全性的因素、提高锂离子电池针刺安全性的方法及作用机理、锂离子电池针刺引发热失控的机理研究等3个方面。基于上述研究结果分析认为：优化设计针刺内短路模式,可以降低针刺热失控的风险。     

一款三元锂离子电池过充安全性的研究

研究了一款软包三元锂离子电池在不同充电倍率情况下的过充电安全特性。通过对电池电压、温度等特性参数的采集研究,获得了锂离子电池在不同倍率过充条件下的反应特点和规律。同时通过对比在绝热条件下电池热失控及过充的测试结果,获得了锂离子电池不同过充条件下对电池热失控时释放能量的影响。     

锂离子动力电池热安全性研究进展

锂离子电池因为其优异的性能在各方面得到了大量应用。锂离子动力电池的热稳定性,严重影响电动汽车的安全性和生命周期。放热反应会引起电池内部热聚集,导致热失控引发电池的燃烧或爆炸。对锂离子动力电池的热稳定性进行了分析,介绍了热失控的一般过程,综述了锂离子动力电池热模型的研究进展。重点介绍了改善电池热安全性的方法,包括电池材料、制造工艺和电池热管理等三个方面。     

低速电动车用锂离子电池热失控风险监测研究

针对低速电动车用锂离子电池存在热失控风险的问题,采用正交试验,对不同温度、充电电流、放电电流、电池荷电状态等易引发电池热失控的几个因素进行研究,得出充放电过程中引发电池热失控的主次因素,为锂离子低速电动车用户和电池生产企业降低电池热失控风险提出合理化建议和技术支撑.     

电动汽车用锂离子电池组的爆炸原因与避免措施

分析锂离子电池反应热产生的原因,认为负极与溶剂的反应和正极分解反应产生的热量较多,易导致热失控。锂离子电池爆炸的根本原因是电池内部温度达到反应物着火点而发生燃烧,或温度急速上升而导致反应剧烈,大量产生的气体使电池内部压力急剧上升。从实际应用出发,提出避免锂离子电池组爆炸的措施:以避免电池受到挤压、穿刺为目的的电池箱耐撞性设计,实现电池温度控制的电池组热管理系统,以及避免过充过放的锂离子电池组充放电均衡系统。     

高镍三元正极材料锂离子电池的热失控分析

研究使用3种高镍三元正极材料[Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2(NCM811)、Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2(NCM523)和 Li(Ni0.8Co0.15Al0.5)O2(NCA)]的锂离子电池在100％荷电状态(SOC)状态下的热失控特征参数.进行3组重复性实验,对比自产热起始温度θ1、热失...     

LiFePO4锂离子电池金属异物的来源与控制

金属异物的存在易导致锂离子电池发生内部短路,产生热失控危害。通过采集原材料投料工序磁棒吸附物和各工序采样点采集物的方式,对LiFePO₄锂离子电池生产过程中的Fe、Cu、Al等金属异物来源进行分析。基于分析结果提出:金属异物的控制需从完善检测标准和强化现场管控两方面同步开展,质量管理可作为控制LiFePO₄锂离子电池内部金属异物的一种手段。     

失效VRLA蓄电池容量恢复的研究

研究了失水引起开路电压极低或热失控引起失效的VRLA蓄电池的容量恢复的可行性 ,并对硫化引起热失控的机理进行了研究。通过对VRLA蓄电池的失效原因进行分析 ,提出了容量恢复的可能性 ;采用先对开路电压极低的蓄电池加适量水和少量电解液 ,或对热失控蓄电池加适量水 ,再反复进行分级恒流充电和大电流放电循环的方法 ,进行了容量恢复的实验。结果表明 ,该方法对于失水引起开路电压极低或热失控引起失效的VRLA蓄电池 ,只要未发生短路、正极板栅腐蚀和活性物质脱落等不可逆故障 ,其容量恢复率可达 90 %以上。     

锂离子电池温度试验中漏液问题的分析

对部分锂离子电池产品进行了航空运输条件检测,其中有两批电池在温度循环试验中发生漏液.研究这两批锂离子电池的结构,发现电池在试验中发生漏液的原因主要是制造工艺存在问题.实验结果表明,部分锂离子电池在安全性能方面存在问题.     

不同循环周期锂离子动力电池热失控特性分析

热失控作为锂离子电池的失效方式之一,对研究动力电池的热安全性具有至关重要的作用。以26 Ah软包型锂离子动力电池为研究对象,结合混合动力脉冲能力特性(HPPC)测试和交流阻抗测试两种方法,利用扩展加速量热仪(EV+ARC)来研究不同循环周期下动力电池的电化学行为和热失控行为,并进一步考察电池的热稳定性和安全性。结果表明,电池经过常温下1 000周循环后容量下降至83%,直流内阻随循环次数增加而增大。从热失控曲线来看,随着循环次数的增加,电池自产热温度呈现总体下降,说明不断循环老化的电池SEI膜热稳定性逐渐变差。交流阻抗谱显示,SEI膜与电解液的阻抗随着循环次数增加而增大,说明SEI膜与电解液结构和成分随着循环周期的变化是影响其热稳定性的关键因素。     

基于气体在线监测的磷酸铁锂储能电池模组过充热失控特性

磷酸铁锂储能电池的热失控预警是其大规模推广应用急需解决的问题。首先分析了磷酸铁锂电池热失控产气机理,以硬壳磷酸铁锂电池模组和软包磷酸铁锂电池模组作为试验对象,分别由32块单体电池4并8串组成和72块软包单体电池6并12串组成,搭建与真实储能舱环境一致的试验平台。通过恒流过充的方式研究硬壳和软包磷酸铁锂电池模组过充至热失控的全过程,并采用可见光摄像头、气体探测器、红外监控系统进行全方位的产气在线监测。试验结果表明:磷酸铁锂电池过充至热失控燃烧是一个渐变的过程,并不是突变的;硬壳磷酸铁锂电池和软包磷酸铁锂电池过充热失控特性存在差异,但产气类型及气体质量浓度变化趋势基本一致;磷酸铁锂电池热失控各阶段反应现象与气体的质量浓度变化存在相互联系,可将H2、CO、CO2作为一级预警,HCl、HF作为二级预警,通过监测气体质量浓度变化,在过充的早期阶段做好应对措施,避免储能电池进一步热失控燃烧。研究结果可为磷酸铁锂储能电站的预警和消防提供有效的理论和试验支撑。     

不同倍率下磷酸铁锂电池模组过充热失控特性研究

随着电化学储能技术在电力系统中的广泛应用,电化学储能技术的安全性越来越受到重视。文中以储能用磷酸铁锂电池模组(8.8 kW·h, 25.6 V,344 A·h)为研究对象,进行3次不同倍率(0.4C,0.5C,1C)的恒流过充试验,研究其在不同充电倍率条件下的过充热失控特性,并辅以starccm+软件进行热场仿真计算。结果表明,电池模组在额定充电倍率0.5C(172 A)和1C(344 A)下持续过充会发生起火,起火时间随着充电倍率增加而减少;充电倍率对磷酸铁锂电池模组过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,过充测试时间随着充电倍率的升高而降低;不同充电倍率条件下,电池安全阀首次打开时的电压均为1.7倍额定电压,可以进一步研究以作为电池热失控预警参数。文中研究成果可为规模化储能用磷酸铁锂电池的安全性研究和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供参考。     

圆柱形锂离子电池的三维热模拟

建立了一个典型10Ah动力用圆柱形锂离子电池在1 C放电条件下的三维热模型,并采用相关软件得到了数值解,进而用图示的方法给出了该电池在上述工作状态下的温度分布图。