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鋰電池熱失控產氣極限氧濃度研究

  • 發布時間:2022-07-14
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前言

鋰離子電池(chi)熱失控過程會(hui)產生由多(duo)種可(ke)(ke)燃組分構成的(de)混合氣(qi)體,這種熱解氣(qi)一旦被點(dian)燃會(hui)出現不可(ke)(ke)控的(de)嚴重后果。測(ce)定(ding)鋰電池(chi)熱失控產氣(qi)的(de)爆(bao)炸極(ji)限(xian)與極(ji)限(xian)氧(yang)(yang)濃(nong)度,可(ke)(ke)為儲能電站等爆(bao)炸性環(huan)境的(de)氧(yang)(yang)濃(nong)度控制提(ti)供理論依據(ju),有(you)效(xiao)預防爆(bao)炸和(he)火災事故;也可(ke)(ke)為地下車庫等應(ying)用場(chang)景的(de)通風設(she)計提(ti)供數據(ju)支(zhi)持,提(ti)高公共安全性。


2021年1月12日上午6時(shi)(shi)23分(fen)(韓(han)國當地時(shi)(shi)間)蔚山南區(qu)SK能(neng)源公司發生火災, 一幢(chuang)三層電池儲能(neng)大樓被(bei)燒(shao)毀


本次實驗選擇應(ying)用(yong)于(yu)儲能站的(de)265Ah磷酸鐵鋰電(dian)芯,通過(guo)人工配(pei)氣(qi)(qi)模擬其熱失(shi)控所產(chan)(chan)生的(de)混(hun)合氣(qi)(qi)體,并使用(yong)仰(yang)儀科技HWP21-30S型爆炸極(ji)限試驗儀進行產(chan)(chan)氣(qi)(qi)爆炸特(te)性(xing)研究。實驗結果(guo)表(biao)明,常(chang)溫(wen)常(chang)壓(ya)下(xia)電(dian)池產(chan)(chan)氣(qi)(qi)的(de)爆炸下(xia)限(LEL)為6.80%,爆炸上(shang)限(UEL)為40.63%,極(ji)限氧(yang)濃度(LOC)為7.50%。


實驗(yan)部分

1. 樣品準備(bei)

(1)氮氣:純(chun)度不低(di)于99.8 %(體積分(fen)數)。

(2)待測混合(he)(he)氣體:成分比例如下圖,用以模(mo)擬(ni)磷酸鐵鋰電(dian)芯(xin)熱失控所產生的混合(he)(he)氣體。


圖1 混合氣體(ti)組分含量


2. 實驗條件

實驗儀器:仰儀科技HWP21-30S爆炸極限(xian)試驗儀

試(shi)驗模式:氣體試(shi)樣試(shi)驗

容器體(ti)積(ji):5L

環境(jing)壓力:101.29kPa

攪拌時(shi)間:5min

點火溫度:20℃

二次控溫(wen):是


圖2 (a) HWP21-30S爆炸(zha)極限試驗(yan)儀; (b) 實驗(yan)裝置(zhi)現場圖


3. 測(ce)試方法

(1)爆炸極(ji)限(xian)測定

參見GB/T 21844-2008 化(hua)合物(蒸氣(qi)和(he)氣(qi)體)易燃(ran)性濃度限值的標準試驗方(fang)法;GB/T 12474-2008空氣(qi)中可燃(ran)氣(qi)體爆炸極限測定(ding)方(fang)法。

(2)極限氧濃度測定

參見GB/T 38301-2019可燃(ran)氣體或(huo)蒸氣極限氧濃(nong)度測(ce)定(ding)方法。


實驗(yan)結果

1. 燃燒(shao)判定標準(zhun)

根據GB/T 21844-2008 化合物(蒸氣(qi)和(he)氣(qi)體)易燃性(xing)濃度限(xian)值的標(biao)準試驗方法(fa)中(zhong)提到的火焰(yan)的傳播的(de)定義(yi):在(zai)(zai)本(ben)試(shi)驗中,火(huo)焰前(qian)沿(yan)從(cong)點火(huo)源向(xiang)上或(huo)向(xiang)外到達器壁或(huo)至少離(li)器壁13mm處的運動過(guo)程。向(xiang)外擴散運動說(shuo)明火(huo)焰前(qian)沿(yan)存在(zai)(zai)水平(ping)分量