高温条件下NCM锂离子电池热失控释放气体的爆炸特性

李刚, 张修鹏, 常伟达, 周伟

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东北大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (04) : 78-86.

高温条件下NCM锂离子电池热失控释放气体的爆炸特性

  • 李刚, 张修鹏, 常伟达, 周伟
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摘要

为了解Li(NixCoyMn1-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SL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pmax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%;SL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

中图分类号

TM912 / X932

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李刚, 张修鹏, 常伟达, 周伟. 高温条件下NCM锂离子电池热失控释放气体的爆炸特性. 东北大学学报(自然科学版). 2025, 46(04): 78-86

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国家重点研发计划项目(52274180)

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