高镍三元锂离子电池火灾及气体爆炸危险性实验

高镍三元锂离子电池在电动车领域发展势头迅猛,但因为其能量密度高,在加热、过充、撞击等滥用条件下比其他已有电池更易发生严重的火灾爆炸事故,其推广应用需要进行更为严格的安全测试,本文针对NCM811锂电池进行了加热下的热失控实验,并设计了锂电池热失控气体收集装置,且对收集的电池气体进行配气完成了爆炸极限测试实验,得到0%、50%、90%SOC下锂电池热失控火灾特征和热失控后气体爆炸危险性参数。结果表明,NCM811电池的火灾爆炸危险性随SOC的增大而增大,90%SOC产气量达124.21 mol,火焰温度达650℃,1 L容器中超压达512 kPa,爆炸极限为7%~38%,极易引发周围电池的燃烧爆炸,相关安全措施建议被采用。

电动汽车锂离子电池系统热失控气体毒害及爆炸特性研究

本工作开展了全尺寸电动汽车锂离子电池系统热失控火灾气体成分及燃爆特性研究,搭建了全尺寸电动汽车火灾试验平台,设计了一种气体采集装置,利用红外傅里叶光谱分析仪、爆炸极限测试仪对毒害气体成分特征、燃爆特性进行了测量,分析了电动汽车火灾的气体释放过程,根据热失控特征将电池舱内气体释放分为四个阶段,分析了四个阶段的气体成分特征。第一阶段释放的主要为电解液蒸气;第二阶段主要为氢气;第三阶段出现了大量的二氧化硫气体,浓度达到10906.4 ppm (1 ppm=0.0001%),并分析了二氧化硫的产生机理;第四阶段驾驶舱内燃烧初期会产生氰化氢气体,最高浓度为120.4 ppm,分析驾驶舱内各种毒害气体的主要来源。测量了不同阶段电池舱内气体的爆炸极限,电池舱释放气体的爆炸极限在4.83%~73.77%。计算了各阶段的爆炸危险性,表明电池舱热失控的第二阶段爆炸危险性最大。分析了电池舱释放的混合气体爆炸特征变化规律,发现惰性气体含量主要影响混合物的爆炸下限,氢气主要影响混合物的爆炸上限。