高温条件下NCM锂离子电池热失控释放气体的爆炸特性

摘要

为了解Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂（NCM）锂离子电池热失控释放气体（BVG）在高温环境下引发爆燃的危险性，利用8 L爆炸测试装置和本生灯分别对BVG在不同初始温度θ₀（25～120℃）下的爆炸特性和层流燃烧速度进行了测试.同时，利用软件CHEMKIN数值模拟分析了常温和高温条件下层流燃烧速度S_L的影响机制.结果表明，爆炸下限（LFL）随初始温度的升高变化不明显，爆炸上限（UFL）增大；当θ₀升高到120℃时，最大爆炸压力p_max由0.62 MPa降至0.45 MPa，且与θ₀呈指数衰减关系；受正反两方面作用的影响，最大爆炸上升速率（dp/dt）_max随θ₀的升高有不同程度的降低；极限氧浓度（LOC）从7.39%呈指数下降至7.03%;S_L随θ₀的升高而增大.同时发现C₂H₄和H₂含量是影响BVG燃烧及爆炸破坏程度的决定性因素.研究结果可为NCM锂离子电池热失控引发环境爆燃的危险性评估与防治提供参考.

关键词

锂离子电池 / 热失控 / 爆炸特性 / 极限氧浓度 / 层流燃烧速度 / 机理分析