牛慧昌 作品数:7 被引量:29 H指数:3 供职机构: 中国科学院 更多>> 发文基金: 广东省科技计划工业攻关项目 国家自然科学基金 国家重点基础研究发展计划 更多>> 相关领域: 电气工程 理学 农业科学 化学工程 更多>>
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:3 2022年 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。 牛慧昌 伍靖怡 李钊 李磊 江赛华 姬丹关键词:热失控 SOC 针刺 交界域火灾对化工企业的威胁及控制措施 被引量:2 2015年 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。 姬丹 况凯骞 牛慧昌关键词:火灾风险 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 2020年 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。 陈才星 牛慧昌 陆瑞强 李钊 李磊 黄鑫炎关键词:锂离子电池 仿真 基于非标准电滥用工况的锂离子电池温度场数值模拟 2018年 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。 李钊 陈才星 郭林生 牛慧昌关键词:锂离子电池 数值模拟 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 2016年 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。 牛慧昌 姬丹 刘乃安关键词:森林可燃物 热解 森林可燃物热解动力学及燃烧性研究 森林火灾是一种频繁发生的自然灾害现象,并且在特定的条件下会造成严重的财产损失和人员伤亡。在城镇-森林交界域发生的火灾会通过多种传播途径危及城市公共安全。森林火灾的发生和蔓延不仅与可燃物的种类及存在形态有关,而且与可燃物的... 牛慧昌关键词:森林可燃物 热解动力学 燃烧性能 热分析 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 2019年 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。 陈才星 牛慧昌 李钊 李磊 莫善军 黄鑫炎关键词:锂离子电池 热失控