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使用電池絕熱量熱儀在惰性氣體氛圍中進行電池熱失控實驗

更新時間:2021-07-14  |  點擊率:2324

  隨著鋰離子電池在新能源汽車、儲能、消費類電子以及航空航天等重要行業的大規模應用,鋰電池的安全問題已引起社會的密切關注。

  熱失控是鋰電池安全事故的重要原因,它會引起鋰離子電池起火甚至爆炸,直接威脅用戶的安全。

  若鋰電池單體在某種誘因下發生熱失控,電池材料將發生一系列劇烈的化學反應,產生大量熱量以及可燃、有毒的氣體,導致電池因內部溫度、壓力急劇升高而炸裂,可燃氣體隨之泄露,在高溫下遇到外界空氣引起劇烈燃燒,形成射流火或燃爆火球,從而引起周圍其他單體的失控,引發安全事故。

  電池的荷電狀態、服役時間以及材料體系等都會導致電池產氣成分變化,從而影響其燃爆特性及電池熱失控危險性。

  評估電池產氣的燃爆特性對于評價動力電池安全性具有重要意義,而爆炸極限是研究可燃氣體危險性的重要評估參數。

  在測試中,采用國內某廠家50A·h、100%SOC的三元鋰電池,使用大型電池絕熱量熱儀在惰性氣體氛圍中完成電池熱失控實驗。隨后對電池產氣進行收集,并利用氣相色譜對氣體成分進行分析,結果如下圖所示:
 

 

  該混合氣中的多種可燃氣體和惰性氣體可按照一定方法進行配對,并利用理查特里(Lechteillier)公式對混合氣的爆炸極限進行估算:

  

公式.jpg

 

  其中Lm為混合氣體的爆炸極限;L1、L2、……、Ln為各組分的爆炸極限;V1、V2、…、Vn為各組分的含量。

  經過計算可得該電池產氣的爆炸下限LFL=33.02%。

  本案例使用爆炸極限試驗儀對混合氣的爆炸極限進行測試。通過該儀器可自動配氣,根據點火后的閃燃現象可判斷設定濃度下樣氣是否已達到爆炸極限。

  測試相對完整地闡釋了電池產氣爆炸極限測試方法,雖然實驗結果較好,但實驗本身仍存在一定的局限性。

  例如,鋰電池熱失控需在惰性氣體氛圍中發生,但大量惰性氣體引入將導致電池產氣LFL增大;

  另外,爆炸極限測試壓力條件目前尚不明確,常壓或高壓下LFL的測試結果略有差別(高壓測試需使用高溫高壓爆炸極限測試儀)。上述問題有待行業內專家共同探討,推動相關測試標準的建立。

  以上便是本次為大家分享關于關于電池絕熱量熱儀的相關信息,希望大家在看完之后能夠對該儀器有更多的了解。

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