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《中国民用航空飞行学院》 2018年
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低压环境对锂电池热灾害扩展特性影响研究

孙强  
【摘要】:本研究受国家自然科学基金联合重点项目(U1633203)“民用飞机货舱细水雾灭火关键技术与实验验证”支持。针对锂电池火灾事件在民航旅客携带及货运过程中频繁发生现状,重点关注热失控在多节锂离子电池间扩展蔓延过程,通过常压和低压环境下对比分析,研究低压环境条件下锂离子电池热失控扩展的特性机理。参考国外相关研究实验的设计布置,在高高原(4290 m)全尺寸增减压标准飞机货舱实验舱内开展实验,以某国产18650型锂离子电池(容量2600mAh)为研究对象,控制电量为100%,电加热触发热失控反应。分别对比研究101kPa和30kPa两种压力环境下进行多次热失控扩展重复实验,揭示低压环境对热失控扩展的影响规律及机理特性。结果表明:(1)热失控扩展蔓延的形成需要一定量的触发能量条件,环境空间的封闭越好、散热性越差、初始触发能量越大越易形成扩展;(2)101kPa常压下热失控扩展始终伴随着剧烈喷射火、射流火、燃爆等火行为,30kPa低压下难以形成燃烧、爆燃等行为,只有喷射火星和快速释放可燃烟气的交替过程。(3)从危险性角度分析,常压下燃爆等剧烈火行为产生的高温火灾危险性较大,30kPa低压下释放气体未经燃烧反应,CO等毒害性及形成预混气体的爆炸危险性较大。(4)总结热失控扩展规律并阶段化分析,揭示电池自发热产热功率T′(t)特性;低压环境对扩展规律无影响,但扩展时间会变长;并总结热失控扩展蔓延顺序规律、及能量传递方式。(5)101kPa下剧烈燃烧爆燃高温区在火焰底部约1170℃,距电池60cm高处约760℃。30kPa低压下中心垂直方向高温区域较少,对环境温度影响较小。
【学位授予单位】:中国民用航空飞行学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM912

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