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动力锂离子电池热管理技术研究进展

电池 2022年第3期52卷 337-341页

作者：贺元骅余兴科樊榕智茂永中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川德阳618307 民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川德阳618307

热管理系统可确保动力锂离子电池的运行安全,其中冷却技术是主要方面。分析锂离子电池热失控发生过程,总结空气冷却、液体冷却、热管冷却、相变材料冷却和复合冷却等热管理技术的研究现状,提出动力锂离子电池热管理技术的发展方向。空... 详细信息

热管理系统可确保动力锂离子电池的运行安全,其中冷却技术是主要方面。分析锂离子电池热失控发生过程,总结空气冷却、液体冷却、热管冷却、相变材料冷却和复合冷却等热管理技术的研究现状,提出动力锂离子电池热管理技术的发展方向。空气冷却和液体冷却技术存在控温效果较差、消耗额外能量等缺点;热管冷却具有成本较高、结构复杂等不足;相变材料冷却可降低锂离子电池的峰值温度,提高电池组的温度均匀性;复合冷却可综合各冷却方式优点,应用前景良好。

关键词：动力锂离子电池热失控热管理技术相变材料

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聚磷酸铵和三氧化钼对聚氨酯软泡阻燃性能的影响

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消防科学与技术 2022年第11期41卷 1547-1551页

作者：高山嵩刘全义赵银龙智茂永中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川广汉618307 民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307

以聚磷酸铵(APP)和三氧化钼(MoO_(3))为阻燃剂,采用一步发泡法制备阻燃聚氨酯软质泡沫(FPUF),通过扫描电镜、氧指数仪、热重分析仪和锥形量热仪等测试手段研究了MoO_(3)和APP对聚氨酯软泡的泡孔结构、热稳定性、阻燃性能以及产烟量的影... 详细信息

以聚磷酸铵(APP)和三氧化钼(MoO_(3))为阻燃剂,采用一步发泡法制备阻燃聚氨酯软质泡沫(FPUF),通过扫描电镜、氧指数仪、热重分析仪和锥形量热仪等测试手段研究了MoO_(3)和APP对聚氨酯软泡的泡孔结构、热稳定性、阻燃性能以及产烟量的影响规律。研究表明:MoO_(3)和APP均能提高聚氨酯软泡的阻燃性能,与纯聚氨酯软泡相比,当APP和MoO_(3)的添加量均为7.5%时,阻燃聚氨酯软泡的总热释放量和总产烟量分别降低了44.2%、66.3%,表现出很好的阻燃和抑烟性能;探讨了APP和MoO_(3)阻燃聚氨酯软泡的阻燃作用机理,APP在气相和凝聚相发挥阻燃作用,在气相中通过生成含磷官能团捕获气相中的自由基,在凝聚相中发挥催化成炭的作用,MoO_(3)能促进热裂解聚氨酯催化成炭,提高成炭率,使炭层致密,并提高聚氨酯软泡的热稳定性,有效提高聚氨酯软泡的火灾安全性。

关键词：聚氨酯软泡三氧化钼聚磷酸铵阻燃性能抑烟作用热稳定性

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水合盐相变材料用于锂离子电池热管理

电池 2024年第2期54卷 217-221页

作者：郑玲玲智茂永岳姗潘治衡中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川德阳618307 民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川德阳618307

锂离子电池的性能对温度很敏感。由于高倍率放电带来的温度变化较大,对电池热管理的要求越来越高。为调控电池的最高温度及温度均匀性,制备水合盐相变材料。该相变材料由三水醋酸钠、甘氨酸、十二水磷酸氢二钠构成的共晶水合盐和膨胀石... 详细信息

锂离子电池的性能对温度很敏感。由于高倍率放电带来的温度变化较大,对电池热管理的要求越来越高。为调控电池的最高温度及温度均匀性,制备水合盐相变材料。该相变材料由三水醋酸钠、甘氨酸、十二水磷酸氢二钠构成的共晶水合盐和膨胀石墨组成。当添加质量分数5.0%的膨胀石墨时,材料的相变温度和相变焓分别是45.31℃和196.17 J/g,热导率为1.60 W/(m·K),且抗泄漏能力较好。在室温(25℃)下,当放电倍率为2 C时,采用相变冷却,单体电池的最大温差为0.21℃,电池组的最高温度控制在55℃以内,电池组间的最大温差为2.41℃,分别比空气冷却降低了89.55%、22.24%和77.46%。与空气冷却相比,相变冷却可提高电池组在高倍率放电时的温度均匀性,并使其处于合适的温度范围。

关键词：水合盐相变材料锂离子电池热管理热导率

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航空液压油在热辐射下的点燃及燃烧特性研究

消防科学与技术 2022年第8期41卷 1035-1040页

作者：王明武王学辉中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川广汉618300 民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618300 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230026

液压油等重质燃油是飞机与汽车发动机等设备中的重要传动介质,容易在高温热辐射作用下发生点燃及燃烧,但目前对于此类重质燃油在高温辐射作用下的燃烧特性缺乏科学认识。基于锥形量热仪对15号航空液压油的燃烧特性进行了实验研究,得到... 详细信息

液压油等重质燃油是飞机与汽车发动机等设备中的重要传动介质,容易在高温热辐射作用下发生点燃及燃烧,但目前对于此类重质燃油在高温辐射作用下的燃烧特性缺乏科学认识。基于锥形量热仪对15号航空液压油的燃烧特性进行了实验研究,得到了燃烧特性实验数据,分析了外加热辐射对液压油池燃烧的影响机制,发现外加热辐射对于高含碳油池火的影响主要作用机制是强化其火焰辐射换热,基于火焰热反馈理论建立峰值预测模型,能够准确预测外加辐射作用下燃烧速率的峰值。可为此类重质燃油的在高温工作环境下的防火提供基础数据和理论依据。

关键词：液压油外加辐射燃烧特性预测模型

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石墨烯微片对环氧树脂热性能的影响研究

消防科学与技术 2021年第7期40卷 1071-1073页

作者：刘全义赵银龙高山嵩智茂永中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川广汉618307 民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307

研究石墨烯微片(GNS)对特种环氧树脂(AG-80/JD-919)的热稳定性和燃烧性能的影响。首先采用溶液共混法将GNS添加到环氧树脂中,并利用热重分析仪(TGA)和锥形量热仪(CCT)分别对阻燃环氧树脂进行热稳定性和阻燃性能的测试分析。结果表明,GN... 详细信息

研究石墨烯微片(GNS)对特种环氧树脂(AG-80/JD-919)的热稳定性和燃烧性能的影响。首先采用溶液共混法将GNS添加到环氧树脂中,并利用热重分析仪(TGA)和锥形量热仪(CCT)分别对阻燃环氧树脂进行热稳定性和阻燃性能的测试分析。结果表明,GNS添加量为6%时,环氧树脂的残炭量提高了4.6%,同时峰值热释放速率(pHRR)和总热释放量(THR)分别降低了40.63%和15.43%。因此,GNS能够改善环氧树脂的热稳定性及其阻燃性能,这主要与GNS在环氧树脂基体热分解过程能够起到物理阻隔作用有关。

关键词：环氧树脂石墨烯微片热稳定性阻燃性能残炭量

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常压及低压下锂电池热失控随数量变化特性

中国安全科学学报 2022年第2期32卷 145-151页

作者：孙强贾井运王海斌李旦贺元骅陈现涛中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川广汉618307 中国民用航空飞行学院民机火灾与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307

为明确在地面常压环境和商用飞机巡航高度低气压环境下锂电池热失控火灾危险特性随电池数量的变化关系,分别于95 kPa地面常压环境和20 kPa低压环境下,开展不同电池数量梯度的热失控试验,测量热释放速率,总热释放量,烟气温度,CO、CO_(2)... 详细信息

为明确在地面常压环境和商用飞机巡航高度低气压环境下锂电池热失控火灾危险特性随电池数量的变化关系,分别于95 kPa地面常压环境和20 kPa低压环境下,开展不同电池数量梯度的热失控试验,测量热释放速率,总热释放量,烟气温度,CO、CO_(2)和碳氢等气体的实时体积分数。结果表明:最高热释放速率和总热释放量与电池数量均呈幂函数增长,幂函数指数随环境压力降低而减小;随电池数量的增加,95 kPa下燃爆和射流火频发,高温危险性大幅增加,但易燃爆气体峰值浓度相对较低且无明显增加;20 kPa下高温危险性增幅较小较弱,碳氢气体、CO等易燃爆气体体分数大幅增加。

关键词：常压环境低压环境锂离子电池电池数量热失控

飞机货舱火焰可见和红外多特征融合图像探测算法研究

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消防科学与技术 2023年第12期42卷 1709-1713页

作者：邓力谢爽爽贺元骅刘全义中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川广汉618307 民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307

以环己烷和航空煤油作为试验燃料,在模拟飞机货舱内开展油池火灾燃烧探测试验,结合图像相关性原理开展燃烧图像识别及火焰振荡频率检测,并以此作为是否发生火灾的判断标准。结果表明:在低于60 kPa情况下,火焰温度变化明显,且抖动严重;... 详细信息

以环己烷和航空煤油作为试验燃料,在模拟飞机货舱内开展油池火灾燃烧探测试验,结合图像相关性原理开展燃烧图像识别及火焰振荡频率检测,并以此作为是否发生火灾的判断标准。结果表明:在低于60 kPa情况下,火焰温度变化明显,且抖动严重;环己烷与航空煤油在等间距燃烧时间序列下,其平均火焰振荡频率大于3 Hz,与理论大小一致并可作为判断火灾发生的依据;通过YOLO模型检测环己烷以及航空煤油燃烧红外图像,判断是否有火焰产生,精确率高达0.965。试验结果表明,本文方法对火焰检测具有良好的效果,可为低压环境下可燃物燃烧火行为分析与火灾探测预警关键技术提供理论及数据支持。

关键词：飞机货舱火灾探测图像相关性火焰振荡频率红外图像

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聚乙二醇基相变材料用于电池热管理

电池 2024年第3期54卷 325-329页

作者：岳姗智茂永郑玲玲苏柄键中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川德阳618307 民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川德阳618307

因不适宜的温度带来的锂离子电池热灾害问题一直未得到解决,有效的电池热管理技术显得尤为重要。以聚乙二醇(PEG)和膨胀石墨为原料,通过熔融共混法制备复合相变材料,研究材料的热物理性质和电池热管理性能。随着膨胀石墨添加量的增加,... 详细信息

因不适宜的温度带来的锂离子电池热灾害问题一直未得到解决,有效的电池热管理技术显得尤为重要。以聚乙二醇(PEG)和膨胀石墨为原料,通过熔融共混法制备复合相变材料,研究材料的热物理性质和电池热管理性能。随着膨胀石墨添加量的增加,相变材料的熔点和热焓均降低,而导热系数增加。当膨胀石墨的质量分数为10%时,熔点、热焓和导热系数分别为46.8℃、116.6 J/g和1.379 W/(m·K)。相变材料冷却能很好地控制电池的温度,在2.0 C放电倍率下,与风速为2.3 m/s的强制空气冷却相比,单体电池和电池组的最高温度分别降低了7.15℃、10.98℃。

关键词：相变材料膨胀石墨聚乙二醇(PEG) 锂离子电池热管理熔融共混

火灾环境下航空地毯燃烧特性及火灾危险性评估

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安全与环境学报 2023年第11期23卷 3913-3919页

作者：刘全义马凯庆朱倩魏超越中国民用航空飞行学院民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307 中国民用航空飞行学院民航安全工程学院四川广汉618307

为了探究民航客机用航空地毯材料的燃烧特性,结合锥形量热仪试验数据研究其在不同火灾环境下的燃烧特性,并且采用3种评价指标对材料的火灾危险性进行评估。结果表明:材料的热释放速率(Heat Release Rate,HRR)曲线只有1个增长峰,热辐射... 详细信息

为了探究民航客机用航空地毯材料的燃烧特性,结合锥形量热仪试验数据研究其在不同火灾环境下的燃烧特性,并且采用3种评价指标对材料的火灾危险性进行评估。结果表明:材料的热释放速率(Heat Release Rate,HRR)曲线只有1个增长峰,热辐射强度从20 kW/m^(2)增至50 kW/m^(2)时,材料燃烧的热释放速率峰值从233.16 kW/m^(2)增至349.55 kW/m^(2),质量损失速率随辐射强度增加而增加;燃烧过程中CO生成量随辐射强度增加而增加,CO_(2)生成量在较高辐射强度影响下随辐射强度的增加而增加;通过燃烧点燃模型得到航空地毯材料的理论临界热流为3.57 kW/m^(2);热辐射强度的变化对航空地毯的火灾危险指标影响较大。

关键词：安全工程火灾危险性航空地毯燃烧特性热释放速率