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不同诱发条件下NCM三元锂离子电池热失控和燃烧特性 被引量:4
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作者 牛慧昌 伍靖怡 +3 位作者 李钊 李磊 江赛华 姬丹 《装备环境工程》 CAS 2022年第7期83-92,共10页
目的研究不同诱发条件下三元锂离子电池热失控和燃烧特性,科学认识海洋工程和装备领域储能电池的安全性,为海洋工程的消防安全设计提供理论依据。方法模拟三元锂离子电池机械滥用和热滥用场景,分别用针刺和加热方式触发锂电池热失控,对... 目的研究不同诱发条件下三元锂离子电池热失控和燃烧特性,科学认识海洋工程和装备领域储能电池的安全性,为海洋工程的消防安全设计提供理论依据。方法模拟三元锂离子电池机械滥用和热滥用场景,分别用针刺和加热方式触发锂电池热失控,对不同带电状态(0%、25%、50%、75%、100%SOC值)的锂离子电池热失控过程中温度、电压、质量损失进行测量,对热失控后的电池进行拆解,并分析极片残余物的宏观和微观变化特征。结果随着电池SOC值的增加,热失控反应强度增加,电池表面最高温度、温升速率和质量损失率均增大。针刺和加热触发电池热失控后极卷形态变化特征不同,分别呈“贝壳”和“月牙”形状。极片残余物的热重分析表明,50%SOC值和100%SOC值电池在针刺和加热后,极片残余物氧化分解后的质量损失比例分别为36.73%、18.75%和38.28%、30.38%。结论三元锂离子电池的热失控行为随电池SOC值和诱发条件的改变而变化,高SOC值时,电池热失控反应更剧烈。一定条件下,针刺比加热更易触发电池热失控,而加热触发的热失控反应速率更快。热失控后的极卷形状变化和残余物热重分析可为火灾原因调查提供证据。 展开更多
关键词 三元锂离子电池 热失控 SOC 针刺
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基于混合型遗传算法的森林可燃物热解动力学参数优化方法 被引量:1
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作者 牛慧昌 姬丹 刘乃安 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2223-2231,共9页
森林可燃物热解动力学参数的优化计算是构建综合热解模型的关键步骤。传统的基于梯度的优化方法收敛速度快但全局寻优能力不足,基于"生物进化理论"的遗传算法具有全局寻优能力但收敛速度慢。本研究首先探讨了单纯的遗传算法... 森林可燃物热解动力学参数的优化计算是构建综合热解模型的关键步骤。传统的基于梯度的优化方法收敛速度快但全局寻优能力不足,基于"生物进化理论"的遗传算法具有全局寻优能力但收敛速度慢。本研究首先探讨了单纯的遗传算法对初始值设置的依赖,发现设定合适的初始值能够稳定计算结果,加快算法的收敛速度。针对初始值未知的情况,本文提出了将单纯的遗传算法与迭代算法相结合构建混合型遗传算法的流程。然后以樟子松松枝为例,采用热重分析仪开展了森林可燃物热解实验。假设可燃物热解失重过程遵循三步一级平行反应模型,通过对比单纯遗传算法和混合型遗传算法的收敛过程,发现混合型遗传算法能够快速地获取全局最优的动力学参数,显著地提高遗传算法的优化性能。 展开更多
关键词 混合型遗传算法 非线性拟合 森林可燃物 热解 动力学
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基于非标准电滥用工况的锂离子电池温度场数值模拟
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作者 李钊 陈才星 +1 位作者 郭林生 牛慧昌 《科技通报》 2018年第11期152-155,共4页
针对现行规范中只考虑车用锂离子动力电池以1C倍率电滥用的问题,提出基于非标准工况的长时间及高倍率电滥用测试策略,并应用于方形锂离子电池温度场数值模拟,分析其在电滥用条件下的温度变化与分布。结果表明,在方形电池底面绝热的情况... 针对现行规范中只考虑车用锂离子动力电池以1C倍率电滥用的问题,提出基于非标准工况的长时间及高倍率电滥用测试策略,并应用于方形锂离子电池温度场数值模拟,分析其在电滥用条件下的温度变化与分布。结果表明,在方形电池底面绝热的情况下,温度最高点位于底面中心,最低点一开始在负极极耳,后转移至近负极的角点。随着时间增加,电池温升速率和最大温差增加速率逐步减小。相对于标准1C电滥用工况,文章所提出的非标准电滥用工况对于快速发展的高性能锂离子电池安全性要求具有较强的适应性。 展开更多
关键词 锂离子电池 电滥用 数值模拟
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环氧树脂板对锂离子电池热失控扩展的阻隔作用 被引量:12
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作者 陈才星 牛慧昌 +3 位作者 李钊 李磊 莫善军 黄鑫炎 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第3期532-537,共6页
动力电池热失控扩展阻隔是抑制大规模电池火灾的重要途径。本文采用环氧树脂板(ERB)阻隔锂离子电池的热失控扩展,分析不同厚度ERB对串联及并联模组的热失控阻隔作用。结果表明,ERB可降低热失控电池模组的最高温度,减轻电池热失控剧烈程... 动力电池热失控扩展阻隔是抑制大规模电池火灾的重要途径。本文采用环氧树脂板(ERB)阻隔锂离子电池的热失控扩展,分析不同厚度ERB对串联及并联模组的热失控阻隔作用。结果表明,ERB可降低热失控电池模组的最高温度,减轻电池热失控剧烈程度,避免喷射火焰的产生;对于并联的电池模组,采用2 mm ERB的锂电池模组的电池间热失控扩展平均时间间隔为198s,为无ERB时的2.29倍,采用4mmERB时平均时间间隔延长至无ERB时的5.57倍;对于串联的电池模组,采用2 mm ERB时电池热失控扩展平均时间间隔延长至无ERB锂电池模组的2.09倍,采用4 mm ERB时可完全阻止热失控扩展;研究发现并联的电池模组相对于串联模组更容易扩展,其原因为并联模组单个电池热失控时会形成电回路并产生焦耳热。 展开更多
关键词 锂离子电池 热失控 扩展 环氧树脂板 阻隔
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基于三维分层结构的锂离子电池电化学-热耦合仿真及极耳优化 被引量:4
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作者 陈才星 牛慧昌 +3 位作者 陆瑞强 李钊 李磊 黄鑫炎 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第3期831-839,共9页
本文研究采用基于三维分层结构的锂离子电池电化学-热耦合模型,分析方形电池最小单元的温度场及电流场特性,并优化极耳尺寸。恒流放电工况实验及仿真结果对比显示,模型在0.5 C、1 C及2 C倍率放电时的温度及电压曲线均与实验吻合良好,说... 本文研究采用基于三维分层结构的锂离子电池电化学-热耦合模型,分析方形电池最小单元的温度场及电流场特性,并优化极耳尺寸。恒流放电工况实验及仿真结果对比显示,模型在0.5 C、1 C及2 C倍率放电时的温度及电压曲线均与实验吻合良好,说明该模型可用于分析电池的电化学特性及热特性。研究发现随着放电倍率的增大,放电终止时刻电池最大温升以凸型曲线的趋势升高,2 C倍率放电时高达33.83℃;自身最大温差以凹型曲线的趋势增大,2 C倍率放电时为1.6645℃;垂直于隔膜方向的平均电流密度及电流密度分布的最大差值呈线性增长,2 C倍率放电终止时分别为43.62 A/m^2及2 A/m^2。进一步研究发现电池最大温升及最大温差与负极耳和正极耳的电阻比Sc显著相关,最优的Sc值被认为在0.875附近。当Sc<0.875时,电池最大温升及最大温差分别以1.52℃/Sc及5.2℃/Sc的速率快速下降;当Sc>0.875时,电池最大温升以0.2021℃/Sc的缓慢速率下降,最大温差以0.1934℃/Sc的速率缓慢上升。另外垂直于隔膜方向的平均离子电流密度及电流密度差值受Sc值的影响较小。 展开更多
关键词 锂离子电池 三维分层 电化学-热耦合 仿真 极耳优化
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交界域火灾对化工企业的威胁及控制措施 被引量:2
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作者 姬丹 况凯骞 牛慧昌 《广东化工》 CAS 2015年第15期118-119,128,共3页
森林—城镇交界域火灾一个复杂而严重的灾害现象。目前关于森林火灾对交界域化工企业的安全问题的研究还比较少。文章首先分析了交界域火灾的特征和蔓延特点,然后讨论了森林火灾引燃交界域内化工企业的两个机制飞火和热辐射,最后文章提... 森林—城镇交界域火灾一个复杂而严重的灾害现象。目前关于森林火灾对交界域化工企业的安全问题的研究还比较少。文章首先分析了交界域火灾的特征和蔓延特点,然后讨论了森林火灾引燃交界域内化工企业的两个机制飞火和热辐射,最后文章提出了交界域化工企业火灾防控措施。 展开更多
关键词 森林—城镇交界域 火灾风险 化工企业 飞火
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锂离子电池热失控早期预警特征参数分析 被引量:12
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作者 李钊 陈才星 +1 位作者 牛慧昌 李磊 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2020年第2期146-149,共4页
为对锂离子电池热失控状态的早期预警模型提供支撑,针对单体电池单侧受热触发热失控问题开展实体实验,分析表面温度、电池电压、气体温度等多个特征参数的变化规律,在考虑降低误报漏报率的情况下,分析其合理报警范围。结果表明,加热触... 为对锂离子电池热失控状态的早期预警模型提供支撑,针对单体电池单侧受热触发热失控问题开展实体实验,分析表面温度、电池电压、气体温度等多个特征参数的变化规律,在考虑降低误报漏报率的情况下,分析其合理报警范围。结果表明,加热触发的热失控状态判定主要依赖于电池表面监测点温升速率;电池电压下降量不适用于热失控预警;电池表面温度、表面温升速率、电压降速率、气体温度等特征参数的参考报警值分别为60~90℃、0.4~1℃/s、0.05~0.16 V/s、60~90℃。 展开更多
关键词 锂离子电池 热失控 早期预警 温升速率 电压降
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过充电触发的LFP和NCM锂离子电池的热失控行为:差异与原因 被引量:9
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作者 李磊 李钊 +1 位作者 姬丹 牛慧昌 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1419-1427,共9页
软包锂离子电池相比较于硬壳电池具有更高的能量密度,由于特殊的电池结构软包锂离子电池具备特殊的热失控行为和规律。本工作研究了以磷酸铁锂(LFP)和镍钴锰酸锂(NCM)材料为正极的两种软包锂离子电池在不同的倍率(0.5~3 C)电流下过充电... 软包锂离子电池相比较于硬壳电池具有更高的能量密度,由于特殊的电池结构软包锂离子电池具备特殊的热失控行为和规律。本工作研究了以磷酸铁锂(LFP)和镍钴锰酸锂(NCM)材料为正极的两种软包锂离子电池在不同的倍率(0.5~3 C)电流下过充电后的失效和热失控行为,分析了电池的质量损失、失效电压、电池温升方面的差异。结果表明,LFP和NCM电池在过充电后均会因发生副反应生成气体导致铝塑膜外壳破裂,1 C倍率电流下LFP电池在充电至133.4%带电状态(SOC)时发生破裂,并导致电池失效,而NCM电池在充电至143.8%SOC时破裂,随后诱发热失控和着火。电池破裂电压均随充电倍率的增加(0.5~3 C)而呈现先增大后减小的趋势,在1.5 C时破裂电压最高,LFP电池的破裂电压高于NCM电池。此外,LFP和NCM电池的质量损失范围分别为2.07%~5.82%和28.51%~36.75%,随充电倍率变化不明显。研究还揭示了LFP和NCM电池过充电过程中温度升高的不同阶段特征,并从材料分子结构的角度对该差异的原因进行了分析。研究结果可为新能源汽车用锂电池单体选型提供参考。 展开更多
关键词 软包锂离子电池 失效 热失控 过充电 磷酸铁锂 镍钴锰酸锂
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超声波预处理对污泥干燥特性的影响 被引量:1
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作者 李润东 杨玉廷 +4 位作者 李彦龙 牛慧昌 魏砾宏 孙洋 可欣 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3405-3408,共4页
城市污泥的高含水率对其处理处置带来了各种不便.超声波由于功率大、穿透能力强、可引起空化作用等特性而在污泥干燥方面具有独特的优势.针对超声波对污泥干燥特性的影响进行实验研究,通过污泥干燥实验研究了超声处理时间、超声波功率... 城市污泥的高含水率对其处理处置带来了各种不便.超声波由于功率大、穿透能力强、可引起空化作用等特性而在污泥干燥方面具有独特的优势.针对超声波对污泥干燥特性的影响进行实验研究,通过污泥干燥实验研究了超声处理时间、超声波功率、超声水温和干燥温度4种因素对污泥干燥特性的影响.结果表明,超声处理能够加速污泥表面自由水分蒸发和快速结束平稳干燥阶段,有效提高污泥干燥效率;超声处理对污泥干燥特性的改善随超声波功率(100~250 W)、超声水温和干燥温度的升高而更加明显.在低温105℃下干燥时,短时间的超声处理3 min对污泥干燥特性的改善效果最好.超声处理对污泥干燥整体效率的提高使其有望成为污泥低成本干化的有效方法,并为污泥干燥工艺的优化提供参考. 展开更多
关键词 污水污泥 超声波 干燥 含水率 传热传质
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