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動力鋰離子電池熱失控燃燒特性研究進展

作者:張亞軍; 王賀武; 馮旭寧; 歐陽明高; 周安健; 蘇嶺; 楊輝前 清華大學汽車安全與節能重點實驗室; 北京100084; 重慶長安新能源汽車科技有限公司; 重慶401133

摘要:頻發的電動汽車火災事故引起了對動力鋰離子電池燃燒特性與火災消防的日益重視。在動力鋰離子電池起火燃燒演進的三階段劃分中,首先是外部濫用條件引發了動力鋰離子電池內部材料化學反應的自我加速過程,隨著化學反應放熱累積和產氣氣體增加,導致在一定的壓力下動力鋰離子電池進入釋放閥打開進入泄氣過程,最后釋放氣在多種著火源引導下進入起火燃燒過程。事實上,在動力鋰離子電池的熱失控燃燒過程中,這三個階段并非完全割裂,是一個復雜的并列發生現象。與傳統的火災相比,動力鋰離子電池的燃燒有其特殊性,如燃燒受控條件涉及化學反應釋放的熱量、動力鋰離子電池電能內短路后轉化生成的熱量、動力鋰離子電池材料體系中的可燃成份、動力鋰離子電池泄氣中易燃氣體組成等。綜述動力鋰離子電池熱失控的演化進程、泄氣的組分與濃度及毒性、動力鋰離子電池單體和模組的燃燒放熱量和放熱速率以及燃燒過程的質量損失等燃燒特性、電池包的火災蔓延特點與滅火劑篩選原則。針對動力鋰離子電池火災的機理及特點,總結現有研究中存在的不足、可能的改進措施以及研究尚未涉及的關鍵研究點。

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