针刺诱发电池热失控的研究进展综述

针刺测试是研究锂离子电池热失效机理和热失控特性的重要方法之一。本文汇总了目前广泛采用的针刺测试设置,并研究了不同变量对热失控演化的影响,包括针刺的深度、速度、位置以及针的材料和直径等,对针刺破坏下锂离子电池内短路及热失控行为进行机理性探索与分析。结果发现,针刺的深度与电池热失控行为的严重程度成正比,针刺的速度对电池热失控没有明显影响,针刺发生在活性材料较密集或电极附近时电池热失控更严重。针的材料和直径对电池热失控行为具有双重影响,需要结合实际情况对产热和散热情况分别进行分析。最后通过总结不同因素对电池热失控的影响,对减缓锂离子电池热失控以及更新其安全测试程序提出了新的见解,为后续的创新型研究工作提供思路。

锂离子电池热失控阻隔材料研究进展与展望

全球环境污染与能源短缺问题的持续升级,使得锂离子电池等新型储能技术成为新能源革命中的重要方案。然而,电池的安全隐患,尤其是大规模电池组热失控及其传播触发的火灾风险,是电池储能行业进一步规模化的关键问题。文章把握行业痛点,总结了抑制电池热失控及其传播的阻隔材料的研究进展,并从吸热、隔热、吸热-隔热协同三方面对阻隔材料的功能进行分类评价。最后,整理了系统级电池热失控及其火灾的仿真模型与抑制策略,有助于厘清阻隔材料抑制电池热失控火蔓延的研究脉络,为后续的创新性研究工作提供思路。

LNG储罐泄漏危险性影响因素分析

LNG(液化天然气)泄漏后产生大量的蒸汽,蒸汽的扩散受液池尺寸、泄漏区域地面类型、环境条件的影响,为了研究以上因素对LNG蒸汽扩散的影响,以方便采取事故预防措施,采用ALOHA软件对以上因素影响甲烷UFL(爆炸上限)、LFL(爆炸下限)、1/2LFL在下风向扩散的最远距离进行了定量分析,划分了可能发生火灾或者爆炸的危险区域,得出LNG泄漏到水面、混凝土地面、湿沙层、干沙层上危险性依次降低。选取水面温度分别为5℃、10℃、15℃、25℃,围堰尺寸分别为400 m2、600 m2、800 m2、1 000 m2,环境温度分别为-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃时,对下风向甲烷体积分数分布进行定量分析,结果表明,甲烷UFL、LFL、12LFL扩散最远距离随水面温度、围堰尺寸、环境温度增加而逐渐增大。

高倍泡沫加速泄漏LNG扩散的有效性模拟试验

泡沫灭火剂在扑灭液体火灾中起到重要作用,关于低温液体蒸气云扩散控制的研究也逐渐得到应用。通过小尺寸模拟试验验证高倍泡沫加速泄漏LNG扩散的有效性,设计并进行了低温液体自然蒸发和高倍泡沫覆盖低温液体两个对照试验,测量了竖直方向上10个高度处的温度及装置整体质量,从而获取了低温液体蒸气到达泡沫层顶端时温度及蒸发速率的变化情况。结果表明,与未添加泡沫的情况对比,高倍泡沫的覆盖使泄漏低温液体在1 800 s内的蒸发量减少了6.4%,如果时间更长则减少的比例更多,且蒸发出的低温液体穿过泡沫层后蒸气温度可达0℃左右,而未添加泡沫时同等高度处蒸气温度为-75℃左右。0℃时,LNG蒸气密度已明显小于空气密度,此温度下LNG蒸气会迅速向上扩散,而不至在地表积聚,由此证明高倍泡沫能够加速泄漏低温液体蒸气向上扩散,减小了低温液体蒸气在地面积聚并引发火灾爆炸事故的可能性,从而证实了高倍泡沫加速泄漏LNG扩散的有效性。

高倍数泡沫对LNG蒸气加热效果小尺寸试验

通过正交试验设计,开展一系列高倍数泡沫覆盖LN2小尺寸试验,研究高倍数泡沫对LNG蒸气加热效果的主次影响因素并确定最优方案。以液池上方泡沫底层温度变化速率为试验指标进行极差分析,得到不同因素主次关系:添加方式>泡沫混合比>供给水压>泡沫厚度。高倍数泡沫加热低温蒸气的各因素最优水平为供给水压0.6 MPa、泡沫厚度1.2m、泡沫溶液混合比3%、泡沫添加方式为再添加。同时方差分析结论与极差分析结果一致,表明极差分析结果准确。回归分析表明,水压和泡沫厚度交互作用明显。