大容量锂电池隔爆外壳的燃爆泄压安全研究与呼吸泄压装置设计

本文主要探讨了在煤矿井下广泛应用的大容量锂离子电池的安全问题，特别是针对可能遇到的燃爆或泄压情况。随着锂离子电池因其高能量密度、稳定放电特性和较长的使用寿命，在煤矿监控、通信系统、无轨胶轮车以及紧急避险设施等领域扮演重要角色，其安全性显得尤为关键。 传统隔爆外壳设计遵循GB3836.2—2010标准，确保在爆炸性环境中能提供足够的耐爆性和不传爆性。然而，锂离子电池的潜在风险，如质量问题、误用或极端情况下的燃烧、爆炸和泄压，对隔爆外壳提出了更高要求。文章指出，现有的隔爆外壳在应对大容量锂离子电池燃爆或泄压情况下的强度并未得到明确验证，因此需要进行专门的研究。 作者选取了一台60Ah的矿用锂离子电池，将其置于一个设计承压能力达2.0MPa的占空比为80%的隔爆外壳内。通过使用Digatron蓄电池综合测试仪进行高强度、恒流恒压充电，模拟电池内部缺陷或误用导致的过热、短路，进而引发的泄压、着火甚至爆炸。试验在充满甲烷爆炸性气体的防爆试验槽中进行，细致监测隔爆外壳内部压力、电池电压和正极温度的变化。 研究表明，当隔爆间隙为0.2mm时，经过6分钟的充电，电池内部的异常情况可能导致外壳内部压力迅速升高。为解决这个问题，文中提出了一种创新的解决方案——带呼吸泄压装置的大容量锂离子蓄电池电源隔爆外壳设计。这种设计旨在通过主动泄压来防止外壳内部压力过高，同时避免因堵塞导致的压力积累，从而提高整体的防爆性能。 本文不仅关注理论研究，还进行了实际的对比试验验证，以确保新设计的呼吸泄压装置在极限状态下仍能有效地保障电池系统的安全。通过这种方法，作者旨在提升煤矿井下大容量锂离子电池使用的安全性，降低潜在风险，为行业的技术发展提供了有价值的研究成果。