電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池火災(zāi)特性及安全
隨著電動(dòng)汽車(chē)的廣泛應(yīng)用,鋰離子電池火災(zāi)安全性引起了廣泛關(guān)注。國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)車(chē)載鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了大量研究,然而,目前對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)在具體場(chǎng)景(如電動(dòng)汽車(chē)庫(kù))中的火災(zāi)特性研究仍相對(duì)匱乏。本文通過(guò)綜合研究,總結(jié)了當(dāng)前關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池火災(zāi)的各方面研究成果,并在此基礎(chǔ)上,通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池?zé)崾Э氐姆绞?,開(kāi)展了電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)在車(chē)庫(kù)環(huán)境下的燃燒特性試驗(yàn)研究。
首先,SOMANDEPALLIV等采用GC-MS測(cè)試鋰聚合物電池產(chǎn)生的可燃?xì)怏w成分以及釋放量,結(jié)果顯示可燃?xì)怏w主要由CO、CO2和H2等組成。這為了解電池火災(zāi)的燃燒產(chǎn)物提供了重要數(shù)據(jù)。同時(shí),GOLUBKOVAW等研究了3種商業(yè)的18650型鋰電池的熱穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)能量密度越高,熱安全性越差。這為電池設(shè)計(jì)和選用提供了一定的指導(dǎo)方針。
在研究電池的熱失控過(guò)程中,LARSSONF等通過(guò)丙烷燃料加熱不同陰極材料和不同電量的鋰離子電池組,得到電池的單位容量總釋放熱量為28~75kJ/Wh。STURKD等進(jìn)行了軟包7AhLFP和14AhNCM兩種規(guī)格的鋰離子電池的單體和模組燃燒試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)電池SOC值幾乎不影響燃燒釋放的總熱量,電池中存儲(chǔ)的化學(xué)能是燃燒熱的主要來(lái)源。這些研究為電池燃燒特性提供了詳盡的數(shù)據(jù)支持。
為深入了解電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)的實(shí)際情況,PINGP等對(duì)50Ah磷酸鋰電池進(jìn)行了燃燒試驗(yàn),期間出現(xiàn)了3次強(qiáng)烈的射流火,最大熱釋放速率和釋放總能量分別為49.4kW和18195kJ。這為我們提供了電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)的實(shí)際案例,有助于制定有效的滅火策略。同時(shí),RICHARDMN等的實(shí)驗(yàn)測(cè)量了SEI膜在高溫環(huán)境下的熱力學(xué)性能,并得到SEI膜燃燒過(guò)程的放熱曲線(xiàn),表明SEI膜燃燒時(shí)釋放的高熱量是造成電池溫度升高的重要原因。這為熱失控機(jī)制的研究提供了新的視角。
在電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)的實(shí)際情況中,LECOCQA等通過(guò)全尺寸試驗(yàn)獲得了電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)的有毒氣體釋放量。此外,OLEKSANDRL等根據(jù)全面試驗(yàn)的結(jié)果,得出撲滅電動(dòng)汽車(chē)電池所需的平均水量從2500L到6000L不等,這可能超過(guò)了一輛消防車(chē)所攜帶的水量。在距離帶有裝飾元件的燃燒汽車(chē)模型1.5m處,其熱輻射量在8.1kW/m2到11.9kW/m2之間。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果為電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)的滅火和應(yīng)急處理提供了實(shí)際參數(shù),對(duì)于制定相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)急預(yù)案具有積極的指導(dǎo)意義。
為了更全面地了解電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)的燃燒特性,筆者通過(guò)加注鹽水模擬電池短路的方式觸發(fā)電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池?zé)崾Э?,開(kāi)展了電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)在車(chē)庫(kù)環(huán)境下的燃燒特性試驗(yàn)研究。研究分析了不同工況下的火災(zāi)蔓延情況、火場(chǎng)溫度場(chǎng)分布以及輻射熱流演變規(guī)律。同時(shí),研究了不同滅火方式對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)的抑制效果,提出了電動(dòng)汽車(chē)消防安全的要求和優(yōu)化方向。
總的來(lái)說(shuō),電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池火災(zāi)的研究涵蓋了電池?zé)崾Э貦C(jī)制、燃燒特性、有毒氣體釋放和滅火效果等多個(gè)方面。這些研究成果為電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)安全性的提升提供了豐富的數(shù)據(jù)支持和實(shí)驗(yàn)案例。在未來(lái),我們需要進(jìn)一步深入研究電池設(shè)計(jì)、材料選用、火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)等方面的技術(shù),以全面提高電動(dòng)汽車(chē)的火災(zāi)安全性。同時(shí),加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)制定與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合,形成完善的電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)安全管理體系,確保電動(dòng)汽車(chē)在使用過(guò)程中的安全性與可靠性。
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