磷酸铁锂电池热失控传播特性的影响因素研究

消防科学与技术 ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (5): 641-650.

磷酸铁锂电池热失控传播特性的影响因素研究

宋来丰, 田佳敏, 刘勇, 王青松

（中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽合肥 230026）

收稿日期:2024-02-01 修回日期:2024-03-23 出版日期:2024-05-15 发布日期:2024-05-15
作者简介:宋来丰(1999- )，男，山东临清人，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室硕士研究生，主要从事磷酸铁锂电池热失控传播及火焰蔓延研究，安徽省合肥市蜀山区黄山路443号中国科学技术大学西校区，230031。
基金资助:
国家重点研发计划项目（2021YFB2402001 ）；国家消防救援局科技计划项目（2023XFZD01）

An investigation of the influencing factors on the thermal runaway propagation characteristics of lithium iron phosphate batteries

Song Laifeng, Tian Jiamin, Liu Yong, Wang Qingsong

(State Key Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China, Anhui Hefei 230026, China)

Received:2024-02-01 Revised:2024-03-23 Online:2024-05-15 Published:2024-05-15

摘要/Abstract

摘要： 以试验方式探究影响磷酸铁锂电池热失控传播的主要因素，设计了不同荷电状态、电池间距以及电气连接方式的电池模组开展热失控传播试验，根据温度、电压以及质量等参数，分析了不同因素对热失控传播的影响程度。结果表明，3种因素对热失控传播的影响程度依次为：荷电状态、电池间距、电气连接方式。同时得到导致热失控传播的主要传热路径是向下游电池传热。

关键词: 磷酸铁锂电池, 热失控传播, 传热, 温度变化, 电压响应, 质量变化

Abstract: The main factors affecting the thermal runaway propagation of LiFePO4 batteries are studied experimentally, and the thermal runaway propagation experiments are carried out by designing battery modules with different states of charge, spacing and electrical connections. The influence of different factors on the thermal runaway propagation is analyzed according to the parameters of the battery surface temperature, the change of the battery voltage and the mass. The results show that the influence of different factors on thermal runaway propagation is in the following order: state of charge, cell spacing, and electrical connections. Meanwhile, it is also obtained that the main heat transfer mode leading to thermal runaway propagation is heat conduction, with heat transfer to the downstream battery as the main heat transfer path.

Key words: tactile sensing technology, energy storage safety, lithium-ion batteries, thermal runaway, swelling force

宋来丰, 田佳敏, 刘勇, 王青松. 磷酸铁锂电池热失控传播特性的影响因素研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 641-650.

Song Laifeng, Tian Jiamin, Liu Yong, Wang Qingsong. An investigation of the influencing factors on the thermal runaway propagation characteristics of lithium iron phosphate batteries[J]. Fire Science and Technology, 2024, 43(5): 641-650.

[1]	周志钻, 王博轩, 宋露露, 杨立中. 锂离子电池热失控行为及火灾危险性研究综述[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 605-612.
[2]	周钰鑫, 刘彦辉, 唐亮, 叶从亮, 张磊, 郝梦龙, 黄鑫炎. 锂离子电池热失控阻隔材料研究进展与展望[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 613-619.
[3]	徐艺博, 朱艳丽, 杨凯, 张明杰. 储能用锂电池热失控可燃气体爆燃过程研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 634-640.
[4]	王玥, 张少禹, 储玉喜, 陈晔, . LFP电池热失控液氮冷却惰化理论分析方法研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(5): 656-662.
[5]	张媛媛, 张志伟, 赵子明, 张国维. 液氮抑制32650型磷酸铁锂电池组热失控传播特性试验研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(2): 156-160.
[6]	陈宝辉, 邓捷, 吴传平, 周天念. 气凝胶毡抑制磷酸铁锂电池模组热失控蔓延特性研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(1): 5-11.
[7]	刘通, 唐国才, 王亮, 朱国庆. 气凝胶灭火剂抑制锂离子储能电池热失控特性研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(1): 107-112.
[8]	陈先斌, 王云霞, 尹飞, 李国强. 针对电化学储能的“浸默式”消防系统研究[J]. 消防科学与技术, 2023, 42(8): 1108-1112.
[9]	周彪, 王凯, 任常兴, 王正阳. 锂离子电池热失控过程中的烟气生成规律研究[J]. 消防科学与技术, 2023, 42(7): 897-902.
[10]	张青松, 杨铠宾, 赵洋, . 纳米纤维材料对锂电池热失控传播影响研究[J]. 消防科学与技术, 2023, 42(10): 1322-1327.
[11]	郭东亮, 郭鹏宇, 孙磊, 肖鹏. 细水雾对磷酸铁锂储能电池模组性能影响研究[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(8): 1093-1097.
[12]	陈秉安. 预制舱式磷酸铁锂电池储能系统安全性分析研究[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(7): 997-1000.
[13]	徐亮, . 三元锂离子电池直径和荷电状态对热失控传播影响研究[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(7): 899-904.
[14]	孙磊, 马勇, 郭东亮, 刘建军. 火灾预警系统监测信号漂移和毛刺抑制研究[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(12): 1640-1643.
[15]	贾伯岩, 张鹏, 王涛, 徐亚兵, 朱国庆, 安伟光, . 平行双电缆火蔓延特性及预测模型研究[J]. 消防科学与技术, 2021, 40(6): 847-850.