张 旭,刘 奕,陈现涛,贺元骅

(中国民用航空飞行学院民航安全工程学院,四川广汉 618307)

热滥用会造成锂离子电池温度升高,引发热失控链式反应,最终导致热失控的发生。电池热失控的诱因大致可分为机械滥用、电滥用和热滥用等3种。电池形变导致内短路发生,进而引发电滥用,伴随焦耳热和化学反应热的产生,最终造成热滥用[1]。

P.F.Huang等[2]研究了锂离子电池的燃烧特性,认为,随着荷电状态(SOC)的降低,达到热失控临界点所需的加热时间变长。黄文才等[3]开展了锂离子电池高温热模拟及热行为研究,发现电池温度达到400 K以上时,会引发内部副反应的发生,造成热失控,损坏电池。孙强等[4-5]在不同压力条件下开展了软包装和18650型锂离子电池的热失控实验,发现随着环境压力的降低,初爆温度提高,但燃爆响应时间延长。黄沛丰[6]对锂离子电池火灾危险性及热失控临界条件进行研究,揭示SOC对大型锂离子电池火灾行为的影响。依据表面温度变化,将电池所处环境分为安全、临界和危险等3个等级区域。当SOC从0增至100%,临界区域的开始温度从205℃降低到165℃,且区间范围逐渐变窄。

目前,针对不同外热功率对锂离子电池热安全特性、热解烟气危害特性及燃烧行为的影响研究较少。本文作者用自主搭建的燃爆实验舱,开展不同外热功率下18650型锂离子电池热失控实验。通过联用量热仪,探测电池触发热失控后所释放的烟气成分和浓度变化,研究锂离子电池的热解烟气危害特性;同时,采集和分析电池表面温度、热释放速率(HRR)和耗氧量等热特征参数,为广泛使用的18650型锂离子电池在外热源刺激条件下的热安全防护提供参考。……