絕熱條件下280 Ah大型磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э靥匦苑治?/h1>
2022-08-08 03:56:26宋來豐梅文昕賈壯壯王青松
儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) 2022年8期
能源短缺和環(huán)境污染已成為人類社會(huì)的主要問題，保護(hù)環(huán)境和開發(fā)新能源是世界范圍內(nèi)的重點(diǎn)研究課題，如風(fēng)能、電能、太陽能等
。鋰離子電池作為一種能源載體，考慮到其高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命，特別是磷酸鐵鋰電池已經(jīng)成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的首選儲(chǔ)能介質(zhì)
。磷酸鐵鋰電池與三元?jiǎng)恿﹄姵叵啾龋哂休^好的安全性能，但是由于其正極材料、電解液、隔膜等固有的物理化學(xué)屬性，其熱穩(wěn)定性和安全性問題不容忽視。
近年來，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，電化學(xué)儲(chǔ)能電站的大規(guī)模應(yīng)用可以有效提升電網(wǎng)的應(yīng)急響應(yīng)能力和調(diào)峰調(diào)頻效率
。在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)也表現(xiàn)出明顯的安全問題，2021 年“4·16”北京儲(chǔ)能電站火災(zāi)爆炸事故造成3人遇難，2022年4月美國(guó)亞利桑那州鹽河變電站內(nèi)儲(chǔ)能設(shè)施發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間超過5天。儲(chǔ)能電站事故頻發(fā)說明鋰離子電池的安全性能仍然存在較大問題。
任何一個(gè)職業(yè)或行業(yè)都有自己的行為準(zhǔn)則，也就是俗稱的行規(guī)，商務(wù)英語翻譯也不例外。對(duì)于翻譯職業(yè)道德的定義可以概述為翻譯活動(dòng)中各種行為規(guī)范和道德準(zhǔn)則之和，是人們?cè)诜g過程中必須遵守的。其表達(dá)形式多樣化，但可以簡(jiǎn)單地概括為以下幾點(diǎn)：準(zhǔn)確，公正，公平，尊重顧客，謝絕不能勝任的翻譯任務(wù)等。
對(duì)于磷酸鐵鋰電池，一旦發(fā)生熱失控將產(chǎn)生劇烈的煙氣射流行為同時(shí)產(chǎn)生大量的熱量。Yuan等
采用26650 磷酸鐵鋰電池進(jìn)行了絕熱加速量熱(ARC)實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)其熱失控峰值溫度為399 ℃，同時(shí)分析了其產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣成分。Perea等
使用ARC 進(jìn)行了不同SOC 的磷酸鐵鋰電池實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著SOC 的增加，電池的最大自產(chǎn)熱速率升高，最高溫度也在升高。Lei等
研究了不同電極材料的18650型電池在絕熱環(huán)境下的熱失控產(chǎn)氣行為和產(chǎn)熱行為特性。Liu 等
研究了大型磷酸鐵鋰電池不同SOC條件下的熱失控特征和火焰行為，發(fā)現(xiàn)隨著SOC 的增加，電池的熱失控行為更加嚴(yán)重，產(chǎn)熱量更多。黃崢等
研究了過熱條件下86 Ah磷酸鐵鋰電池的熱失控行為，發(fā)現(xiàn)該電池發(fā)生熱失控時(shí)存在兩個(gè)溫升速率峰值，產(chǎn)生的氣體中二氧化碳和氫氣含量較多。目前對(duì)于磷酸鐵鋰電池的熱失控機(jī)制研究較多，厘清了磷酸鐵鋰電池在熱失控過程中的產(chǎn)熱和產(chǎn)氣行為。
但是目前針對(duì)磷酸鐵鋰電池的絕熱實(shí)驗(yàn)研究?jī)H局限于圓柱小型電池，分析小容量磷酸鐵鋰電池在產(chǎn)熱和產(chǎn)氣方面的特征。由于儲(chǔ)能電站內(nèi)部空間狹小，磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控時(shí)產(chǎn)氣量較大，在相對(duì)密閉的環(huán)境中發(fā)生熱失控更容易發(fā)生燃燒行為
，對(duì)于方形磷酸鐵鋰電池的絕熱實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少。因此，本工作選用280 Ah 磷酸鐵鋰電池進(jìn)行絕熱熱失控實(shí)驗(yàn)，研究其在絕熱狀態(tài)下的熱失控行為特征，彌補(bǔ)了大型磷酸鐵鋰電池在絕熱熱失控研究方面的空白與不足。
1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.1 實(shí)驗(yàn)樣品及測(cè)點(diǎn)
本工作使用容量為280 Ah 的儲(chǔ)能用磷酸鐵鋰電池，樣品電池及其物理參數(shù)如圖1(a)和表1 所示，正極材料為磷酸鐵鋰(LiFePO
)，負(fù)極材料為石墨(C)。在實(shí)驗(yàn)之前，使用新威電池充放電循環(huán)儀(NEWARE CT-4004-30V50A-NFA)對(duì)樣品電池進(jìn)行充放電，具體步驟如下：首先以20 A 的恒定電流放電至截止電壓2.5 V，隨后以恒流恒壓模式進(jìn)行充電，充電電流為20 A，截止電流為2.8 A，截止電壓設(shè)置為3.65 V，通過以上操作使樣品電池在測(cè)試之前處于100%荷電狀態(tài)(SOC)。
本次實(shí)驗(yàn)一共布置7 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，包括1 個(gè)主要溫度測(cè)點(diǎn)(
)和6個(gè)附加溫度測(cè)點(diǎn)，如圖1(b)、1(c)所示，
位于樣品電池大面正面的中心處，
、
沿背面對(duì)角線均勻布置，
位于電池側(cè)表面中心處，
布置在樣品電池正極，
布置在安全閥泄放口。為了更好地分析電池內(nèi)部的變化，了解電池在絕熱環(huán)境中發(fā)生熱失控的過程，在實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)量電池的電壓變化。
1.2 實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試原理
通過電池的溫度特征參數(shù)，可以使用公式(4)計(jì)算出樣品電池在熱失控期間釋放的總熱量，其中
代表釋放的總熱量，
代表樣品電池質(zhì)量，
C
代表樣品電池比熱容。通過計(jì)算可以得到樣品電池在熱失控期間釋放的總熱量為1511284 J，相當(dāng)于51.09 gTNT 爆炸產(chǎn)生的熱量，因此，大型磷酸鐵鋰電池在熱失控期間將釋放巨大的熱量，磷酸鐵鋰電池一旦發(fā)生熱失控行為將產(chǎn)生巨大的危害和損失。
同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)280 Ah 磷酸鐵鋰電池在ARC 實(shí)驗(yàn)中熱失控所達(dá)到的最高溫度偏低，僅有340.72 ℃。一方面是由于磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э卦杏A段的反應(yīng)較緩慢；另一方面，磷酸鐵鋰電池在陰極分解過程中釋放的氧氣較少，同時(shí)缺乏氧氣的環(huán)境將會(huì)減緩電解質(zhì)分解等化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行
。磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э剡^程需要消耗較多的氧氣，而在擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀的密閉腔體中氧氣的濃度是恒定的，該環(huán)境中的氧氣含量較少，氧氣含量的多少影響其熱失控過程內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速率以及釋放的熱量。因此容量小的電池耗氧量較少，在其內(nèi)部發(fā)生熱失控時(shí)較為劇烈，而容量大的電池由于內(nèi)部氧氣含量低導(dǎo)致反應(yīng)較緩慢，所能達(dá)到的熱失控最高溫度相比于圓柱電池較低。同時(shí)ARC 實(shí)驗(yàn)是一個(gè)絕熱密閉環(huán)境，與文獻(xiàn)[8-9]實(shí)驗(yàn)中的開放環(huán)境相比，在熱失控過程中缺少氧氣，抑制了部分耗氧化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
鋰離子電池在絕熱環(huán)境條件下的溫升速率方程如式(1)所示，其中
代表指前因子，
代表活化能，
代表反應(yīng)程度，
代表反應(yīng)級(jí)數(shù)，對(duì)式(1)兩邊取自然對(duì)數(shù)可得式(2)。
第三階段：在此階段電池內(nèi)部開始劇烈反應(yīng)，溫度快速升高，測(cè)量到的最高溫度為340.72 ℃，此過程持續(xù)較短，隨后溫度開始下降。由于樣品電池內(nèi)部有兩個(gè)卷芯，兩個(gè)卷芯發(fā)生熱失控行為具有一定的時(shí)間間隔，因此在第三階段熱失控過程中出現(xiàn)兩個(gè)溫升速率的峰值，分別對(duì)應(yīng)3.59 ℃/s 和1.28 ℃/s。
2 結(jié)果與討論
2.1 絕熱條件下磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э靥匦苑治?/h3>
圖4展示了磷酸鐵鋰電池在絕熱條件下熱失控過程的溫度和電壓變化情況。磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э剡^程可以通過兩個(gè)關(guān)鍵溫度點(diǎn)劃分為3個(gè)階段
，兩個(gè)溫度點(diǎn)為自產(chǎn)熱溫度(
)和熱失控觸發(fā)溫度(
)。
圖7展示了樣品電池實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后的電池形貌，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后打開擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀的腔室發(fā)現(xiàn)樣品電池已經(jīng)破裂，在腔室內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大量的卷芯殘片，如圖7所示。由于電池已經(jīng)破碎，無法進(jìn)行稱重，因此本次實(shí)驗(yàn)無法得到熱失控過程的總質(zhì)量損失。
第一階段：絕熱加速量熱儀按照?qǐng)D2所示的工作模式加熱測(cè)試電池，當(dāng)樣品電池表面溫升速率等于0.02 ℃/min 時(shí)電池內(nèi)部開始產(chǎn)熱，表面溫度達(dá)到
。
第二階段：當(dāng)電池表面溫度達(dá)到
后，腔室內(nèi)部溫度隨測(cè)試電池溫度升高，時(shí)刻使得測(cè)試電池溫度與腔室內(nèi)壁溫度保持一致，電池處于絕熱狀態(tài)，電池負(fù)極材料表面SEI膜融化，電解液與負(fù)極材料反應(yīng)是導(dǎo)致電池自產(chǎn)熱的本質(zhì)原因
。在這個(gè)階段，電池負(fù)極材料與電解液反應(yīng)放熱，隔膜持續(xù)收縮分解，電池內(nèi)部正負(fù)極大范圍接觸，發(fā)生大規(guī)模內(nèi)短路，內(nèi)短路及各種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量進(jìn)而加速內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)。從圖4中可以看出在電池表面溫度處于168.91 ℃時(shí)，電壓由3.3 V左右掉落至0.2 V左右。同時(shí)，電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體與電解液揮發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高
，當(dāng)內(nèi)部壓力達(dá)到安全閥的耐壓上限后，安全閥被沖破，電池表面溫度有所下降，隨后逐漸升高達(dá)到
。
擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀采用“加熱—等待—搜索”的模式加熱樣品電池，其工作模式流程如圖2所示，其中
為結(jié)束溫度。在實(shí)驗(yàn)開始前設(shè)置起始溫度、結(jié)束溫度、溫度梯度等參數(shù)，具體數(shù)值如表2所示。在本次實(shí)驗(yàn)中，設(shè)定初始溫度為50 ℃。實(shí)驗(yàn)開始之后電池首先被加熱到一定溫度，隨后進(jìn)入等待—搜索階段。在搜索階段，將判斷樣品電池表面溫升速率是否超過0.02 ℃/min 檢測(cè)閾值，如果大于檢測(cè)閾值，樣品將進(jìn)入自產(chǎn)熱階段，擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀內(nèi)壁溫度將跟隨電池溫度逐漸升高，確保電池處于絕熱狀態(tài)。如果表面溫升速率小于檢測(cè)閾值，擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀將繼續(xù)以5 ℃的溫升步長(zhǎng)加熱電池，直到樣品電池表面溫升速率達(dá)到檢測(cè)閾值。使用絕熱加速量熱儀對(duì)樣品電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以得到電池?zé)崾Э剡^程中的一些特征參數(shù)，如自產(chǎn)熱初始溫度、熱失控觸發(fā)溫度、熱失控最高溫度和溫升速率等，以上參數(shù)可以計(jì)算電池釋放的熱量、電池自產(chǎn)熱階段的動(dòng)力學(xué)參數(shù)等
。
2.2 電池表面溫度分析
在之前的研究中
，描述電池?zé)崾Э氐臏囟忍卣鲄?shù)有3個(gè)，即
、
和熱失控最高溫度(
)，表3列出了不同容量的磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э販囟忍卣鲄?shù)以及本工作所用電池的熱失控溫度特征參數(shù)。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)大型磷酸鐵鋰電池在絕熱密閉環(huán)境中發(fā)生熱失控時(shí)，自產(chǎn)熱溫度相對(duì)較低，熱失控觸發(fā)溫度與其他電池基本保持一致，這說明大型磷酸鐵鋰電池在熱失控之前有一個(gè)較長(zhǎng)的孕育時(shí)期，即前文所提到的電池自產(chǎn)熱階段，在這個(gè)階段電池表面溫度將緩慢上升，從70.62 ℃升高到200.65 ℃。自產(chǎn)熱溫度較低可能是由于大容量磷酸鐵鋰電池內(nèi)部活性材料較多，在“加熱—等待—搜索”階段直接被加熱的活性材料更多，在溫度較低時(shí)表面溫升速率就達(dá)到了檢測(cè)閾值，進(jìn)入電池自產(chǎn)熱階段。而電池溫度較低時(shí)，小容量的圓柱電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)熱速率不足以使表面溫升速率達(dá)到檢測(cè)閾值。在Liu 等
進(jìn)行的243 Ah 的磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)中也出現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，熱失控孕育階段比較緩慢，從加熱開始到發(fā)生熱失控經(jīng)歷了2500 s左右的時(shí)間。
罐區(qū)緊急切斷閥安裝于儲(chǔ)罐進(jìn)出口管道上，遇到緊急情況時(shí)能夠通過SIS聯(lián)鎖或手動(dòng)控制快速切斷，避免事故范圍擴(kuò)大，減少事故損失。
除了電池正面的熱電偶測(cè)點(diǎn)以外，在電池的背面和其他面也布置了溫度測(cè)點(diǎn)，圖5展示了其余6個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度變化情況。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池發(fā)生熱失控之后，僅有1個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度明顯升高，最高溫度達(dá)到319.41 ℃。在樣品電池側(cè)面的溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)值下降之后隨后升高到200 ℃左右，隨后逐漸下降，其余4個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)斷崖式下降，之后逐漸趨于穩(wěn)定。在電池發(fā)生熱失控行為后，表面溫度應(yīng)該是迅速上升，而不是圖5 中所呈現(xiàn)的變化情況，這是由于樣品電池處于相對(duì)密閉環(huán)境，發(fā)生熱失控時(shí)內(nèi)部壓力較大，反應(yīng)較為劇烈，電池表面熱電偶出現(xiàn)了脫落現(xiàn)象，熱電偶測(cè)到的不是電池表面的溫度，而是內(nèi)部環(huán)境的溫度，同時(shí)熱電偶也可能在劇烈的熱失控反應(yīng)過程中被損壞。
為進(jìn)一步強(qiáng)化測(cè)繪地理信息統(tǒng)計(jì)質(zhì)量，需要對(duì)其實(shí)際定位進(jìn)行明確，并在此基礎(chǔ)上適當(dāng)開展試點(diǎn)探索工作。在實(shí)際工作中，為提升統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量，除了要用發(fā)展的眼光來審視測(cè)繪地理信息監(jiān)測(cè)，還要在實(shí)踐中不斷提出行之有效的改進(jìn)思路，對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)方法進(jìn)行完善，使資源得到最大程度上的整合與優(yōu)化。為此，要從以下兩個(gè)方面入手：其一，對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)工作思路進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，加強(qiáng)對(duì)測(cè)繪地理信息工作的重視程度，相關(guān)人員能夠結(jié)合測(cè)繪地理信息客觀規(guī)律，不斷提高對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的認(rèn)知，做好定位后，給出相應(yīng)指導(dǎo)意見。其二，在選取試點(diǎn)地區(qū)時(shí)，要具備一定代表性，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，因地制宜，發(fā)揮示范作用，使地理信息監(jiān)測(cè)更加具有針對(duì)性。
2.3 自產(chǎn)熱階段動(dòng)力學(xué)及產(chǎn)熱量分析
在樣品電池自產(chǎn)熱階段，電池內(nèi)部的放熱化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量，電池表面的溫度以指數(shù)趨勢(shì)上升。在使用擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀進(jìn)行絕熱條件熱失控實(shí)驗(yàn)時(shí)，電池自產(chǎn)熱階段產(chǎn)生的熱量全部用于加熱電池觸發(fā)熱失控。在此階段，可以使用阿侖尼烏斯定律來評(píng)估電池自產(chǎn)熱階段動(dòng)力學(xué)參數(shù)，可以為大型磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э財(cái)?shù)值模擬提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。
美國(guó)喬治亞大學(xué)老年病學(xué)中心副主任安娜·格拉斯曾針對(duì)中國(guó)老年醫(yī)學(xué)的狀況發(fā)表過論文，對(duì)于中國(guó)對(duì)阿爾茨海默病的更名行動(dòng)，格拉斯有所關(guān)注，她對(duì)《中國(guó)新聞周刊》表示，“比起‘認(rèn)知障礙癥’‘失憶癥’等各種名詞，‘阿爾茨海默病’這個(gè)名稱界限清晰，是一個(gè)更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尼t(yī)學(xué)名詞?！备窭拐f，“阿爾茨海默病的防治在美國(guó)也面臨著不少難題，然而我對(duì)中國(guó)民眾對(duì)這種病癥的缺乏了解，更加感到震驚。”
通過繪制ln(d
/d
)和1000/
的關(guān)系曲線，進(jìn)行線性擬合可以得到二者之間的關(guān)系式，如圖6所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的散點(diǎn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度大于130 ℃時(shí)呈線性關(guān)系，當(dāng)溫度小于130 ℃時(shí)分布較為離散，沒有表現(xiàn)出明顯的線性分布，這可能是由于磷酸鐵鋰電池自產(chǎn)熱階段內(nèi)部反應(yīng)復(fù)雜，或者在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集方面存在波動(dòng)。因此，本工作采用了分段擬合方式，如圖6所示，階段一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為離散，線性擬合結(jié)果的
為0.246，線性擬合結(jié)果較差，不符合前面對(duì)式(2)所做的假設(shè)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)無法簡(jiǎn)單地描述為線性變化；階段二線性擬合結(jié)果的
為0.951，即ln(d
/d
)和1000/
符合線性關(guān)系，計(jì)算得到的動(dòng)力學(xué)參數(shù)較為準(zhǔn)確。在階段二，通過曲線的斜率和截距計(jì)算得到活化能和指前因子，如表4所示。
本工作使用仰儀科技有限公司研發(fā)的BAC-420A 擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀(ARC)，如圖3 所示。該裝置包含一個(gè)密閉的腔室和一套控制系統(tǒng)，密閉腔室用于盛放樣品電池，電池在此腔室內(nèi)發(fā)生熱失控行為，控制系統(tǒng)主要控制腔體內(nèi)壁的溫度同時(shí)記錄測(cè)試電池表面的溫度數(shù)據(jù)和電池的電壓變化情況。
問卷調(diào)查結(jié)果表明,連貫組患者的疾病知曉程度為(91.10±2.17)分,明顯較高于對(duì)照組的(63.46±7.35)分,經(jīng)t值檢驗(yàn)兩組間的對(duì)比差異,顯示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
2.4 殘留物分析
三個(gè)階段如下。
研究人員發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控之后將產(chǎn)生大量的氣體，當(dāng)電池處于有限空間時(shí)，大量氣體在此空間內(nèi)聚積形成較大的壓力，同時(shí)可燃?xì)怏w的濃度相對(duì)較高。Qin 等
研究了兩種不同結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰電池組的熱失控行為，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)爆炸行為通常發(fā)生在通風(fēng)面積小、空隙體積小的結(jié)構(gòu)空間中，分析得到導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的主要?dú)怏w是氫氣和乙烯。這說明當(dāng)使用大型磷酸鐵鋰電池進(jìn)行絕熱條件熱失控實(shí)驗(yàn)時(shí)腔體內(nèi)會(huì)聚積大量氣體產(chǎn)生超壓，同時(shí)電池內(nèi)部還在持續(xù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，很容易使得電池發(fā)生破裂，具有較大的危險(xiǎn)性，這也解釋了附加的6 個(gè)熱電偶僅有1 個(gè)熱電偶測(cè)量到電池表面的溫度，而其他熱電偶測(cè)量的數(shù)值均出現(xiàn)了斷崖式掉落。
經(jīng)過治療后,全乎患者共有39例順利治療完成,順利出院,有8例患者死亡,休克是導(dǎo)致患者死亡的主要原因,患者入院時(shí)間晚,大面積燒傷在入院前沒有接受補(bǔ)液治療和處理。
3 結(jié) 論
本工作使用280 Ah 磷酸鐵鋰電池進(jìn)行絕熱環(huán)境下的熱失控實(shí)驗(yàn)，得到了該電池在熱失控全過程中的表面溫度變化和電壓變化，同時(shí)得到該電池自產(chǎn)熱階段的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
（1）通過對(duì)樣品電池表面溫度曲線的分析，得到電池?zé)崾Э剡^程的3個(gè)溫度特征參數(shù)，即電池自產(chǎn)熱溫度
為70.62 ℃、熱失控觸發(fā)溫度
為200.65 ℃、熱失控最高溫度
為340.72 ℃。溫升速率出現(xiàn)兩個(gè)峰值，分別為3.59 ℃/s和1.28 ℃/s，這是由于電池內(nèi)部有兩個(gè)卷芯，兩個(gè)卷芯熱失控最劇烈時(shí)刻有一定的時(shí)間間隔。同時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓掉落發(fā)生在安全閥打開之前，說明在此之前電池內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)了大面積內(nèi)短路現(xiàn)象，通過分析得到容量對(duì)磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э靥卣鲄?shù)的影響可能由氧氣含量決定。
此教學(xué)設(shè)計(jì)模式的具體實(shí)現(xiàn)需要依賴教師已有的教學(xué)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)又能提升教師教學(xué)設(shè)計(jì)的能力，并在具體的行動(dòng)中使教師“以教師為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)觀發(fā)生改變，更重要的是其為翻轉(zhuǎn)課堂的中國(guó)化提出了具體、有效、可實(shí)施的參考模式，是走出中國(guó)式翻轉(zhuǎn)困境的一項(xiàng)“處方性”方案，在促進(jìn)教學(xué)觀念的過程中使翻轉(zhuǎn)課堂不斷與我國(guó)國(guó)情更深入地契合，并在教師設(shè)計(jì)能力提升的良性循環(huán)中創(chuàng)新我國(guó)自己的“翻轉(zhuǎn)課堂”。
（2）通過對(duì)自產(chǎn)熱階段的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)阿侖尼烏斯定律不能較好地描述自產(chǎn)熱階段全過程。當(dāng)溫度大于130 ℃時(shí)，ln(d
/d
)和1000/
呈線性變化，溫度小于130 ℃時(shí)離散分布，不符合線性變化關(guān)系。通過溫度特征參數(shù)計(jì)算得到電池?zé)崾Э仄陂g釋放的總熱量為1511 kJ。
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后電池外殼破損，卷芯散落在絕熱加速量熱儀腔體內(nèi)。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因可能是由于腔體內(nèi)部壓力較大，熱失控反應(yīng)較為劇烈，使得電池受到較大的破壞，以至于熱失控實(shí)驗(yàn)后無法得到完整的測(cè)試電池。
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能源短缺和環(huán)境污染已成為人類社會(huì)的主要問題，保護(hù)環(huán)境和開發(fā)新能源是世界范圍內(nèi)的重點(diǎn)研究課題，如風(fēng)能、電能、太陽能等
。鋰離子電池作為一種能源載體，考慮到其高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命，特別是磷酸鐵鋰電池已經(jīng)成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的首選儲(chǔ)能介質(zhì)
。磷酸鐵鋰電池與三元?jiǎng)恿﹄姵叵啾龋哂休^好的安全性能，但是由于其正極材料、電解液、隔膜等固有的物理化學(xué)屬性，其熱穩(wěn)定性和安全性問題不容忽視。
近年來，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，電化學(xué)儲(chǔ)能電站的大規(guī)模應(yīng)用可以有效提升電網(wǎng)的應(yīng)急響應(yīng)能力和調(diào)峰調(diào)頻效率
。在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)也表現(xiàn)出明顯的安全問題，2021 年“4·16”北京儲(chǔ)能電站火災(zāi)爆炸事故造成3人遇難，2022年4月美國(guó)亞利桑那州鹽河變電站內(nèi)儲(chǔ)能設(shè)施發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間超過5天。儲(chǔ)能電站事故頻發(fā)說明鋰離子電池的安全性能仍然存在較大問題。
任何一個(gè)職業(yè)或行業(yè)都有自己的行為準(zhǔn)則，也就是俗稱的行規(guī)，商務(wù)英語翻譯也不例外。對(duì)于翻譯職業(yè)道德的定義可以概述為翻譯活動(dòng)中各種行為規(guī)范和道德準(zhǔn)則之和，是人們?cè)诜g過程中必須遵守的。其表達(dá)形式多樣化，但可以簡(jiǎn)單地概括為以下幾點(diǎn)：準(zhǔn)確，公正，公平，尊重顧客，謝絕不能勝任的翻譯任務(wù)等。
對(duì)于磷酸鐵鋰電池，一旦發(fā)生熱失控將產(chǎn)生劇烈的煙氣射流行為同時(shí)產(chǎn)生大量的熱量。Yuan等
采用26650 磷酸鐵鋰電池進(jìn)行了絕熱加速量熱(ARC)實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)其熱失控峰值溫度為399 ℃，同時(shí)分析了其產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣成分。Perea等
使用ARC 進(jìn)行了不同SOC 的磷酸鐵鋰電池實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著SOC 的增加，電池的最大自產(chǎn)熱速率升高，最高溫度也在升高。Lei等
研究了不同電極材料的18650型電池在絕熱環(huán)境下的熱失控產(chǎn)氣行為和產(chǎn)熱行為特性。Liu 等
研究了大型磷酸鐵鋰電池不同SOC條件下的熱失控特征和火焰行為，發(fā)現(xiàn)隨著SOC 的增加，電池的熱失控行為更加嚴(yán)重，產(chǎn)熱量更多。黃崢等
研究了過熱條件下86 Ah磷酸鐵鋰電池的熱失控行為，發(fā)現(xiàn)該電池發(fā)生熱失控時(shí)存在兩個(gè)溫升速率峰值，產(chǎn)生的氣體中二氧化碳和氫氣含量較多。目前對(duì)于磷酸鐵鋰電池的熱失控機(jī)制研究較多，厘清了磷酸鐵鋰電池在熱失控過程中的產(chǎn)熱和產(chǎn)氣行為。
但是目前針對(duì)磷酸鐵鋰電池的絕熱實(shí)驗(yàn)研究?jī)H局限于圓柱小型電池，分析小容量磷酸鐵鋰電池在產(chǎn)熱和產(chǎn)氣方面的特征。由于儲(chǔ)能電站內(nèi)部空間狹小，磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控時(shí)產(chǎn)氣量較大，在相對(duì)密閉的環(huán)境中發(fā)生熱失控更容易發(fā)生燃燒行為
，對(duì)于方形磷酸鐵鋰電池的絕熱實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少。因此，本工作選用280 Ah 磷酸鐵鋰電池進(jìn)行絕熱熱失控實(shí)驗(yàn)，研究其在絕熱狀態(tài)下的熱失控行為特征，彌補(bǔ)了大型磷酸鐵鋰電池在絕熱熱失控研究方面的空白與不足。
1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.1 實(shí)驗(yàn)樣品及測(cè)點(diǎn)
本工作使用容量為280 Ah 的儲(chǔ)能用磷酸鐵鋰電池，樣品電池及其物理參數(shù)如圖1(a)和表1 所示，正極材料為磷酸鐵鋰(LiFePO
)，負(fù)極材料為石墨(C)。在實(shí)驗(yàn)之前，使用新威電池充放電循環(huán)儀(NEWARE CT-4004-30V50A-NFA)對(duì)樣品電池進(jìn)行充放電，具體步驟如下：首先以20 A 的恒定電流放電至截止電壓2.5 V，隨后以恒流恒壓模式進(jìn)行充電，充電電流為20 A，截止電流為2.8 A，截止電壓設(shè)置為3.65 V，通過以上操作使樣品電池在測(cè)試之前處于100%荷電狀態(tài)(SOC)。
本次實(shí)驗(yàn)一共布置7 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，包括1 個(gè)主要溫度測(cè)點(diǎn)(
)和6個(gè)附加溫度測(cè)點(diǎn)，如圖1(b)、1(c)所示，
位于樣品電池大面正面的中心處，
、
沿背面對(duì)角線均勻布置，
位于電池側(cè)表面中心處，
布置在樣品電池正極，
布置在安全閥泄放口。為了更好地分析電池內(nèi)部的變化，了解電池在絕熱環(huán)境中發(fā)生熱失控的過程，在實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)量電池的電壓變化。
1.2 實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試原理
通過電池的溫度特征參數(shù)，可以使用公式(4)計(jì)算出樣品電池在熱失控期間釋放的總熱量，其中
代表釋放的總熱量，
代表樣品電池質(zhì)量，
C
代表樣品電池比熱容。通過計(jì)算可以得到樣品電池在熱失控期間釋放的總熱量為1511284 J，相當(dāng)于51.09 gTNT 爆炸產(chǎn)生的熱量，因此，大型磷酸鐵鋰電池在熱失控期間將釋放巨大的熱量，磷酸鐵鋰電池一旦發(fā)生熱失控行為將產(chǎn)生巨大的危害和損失。
同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)280 Ah 磷酸鐵鋰電池在ARC 實(shí)驗(yàn)中熱失控所達(dá)到的最高溫度偏低，僅有340.72 ℃。一方面是由于磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э卦杏A段的反應(yīng)較緩慢；另一方面，磷酸鐵鋰電池在陰極分解過程中釋放的氧氣較少，同時(shí)缺乏氧氣的環(huán)境將會(huì)減緩電解質(zhì)分解等化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行
。磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э剡^程需要消耗較多的氧氣，而在擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀的密閉腔體中氧氣的濃度是恒定的，該環(huán)境中的氧氣含量較少，氧氣含量的多少影響其熱失控過程內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速率以及釋放的熱量。因此容量小的電池耗氧量較少，在其內(nèi)部發(fā)生熱失控時(shí)較為劇烈，而容量大的電池由于內(nèi)部氧氣含量低導(dǎo)致反應(yīng)較緩慢，所能達(dá)到的熱失控最高溫度相比于圓柱電池較低。同時(shí)ARC 實(shí)驗(yàn)是一個(gè)絕熱密閉環(huán)境，與文獻(xiàn)[8-9]實(shí)驗(yàn)中的開放環(huán)境相比，在熱失控過程中缺少氧氣，抑制了部分耗氧化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。
鋰離子電池在絕熱環(huán)境條件下的溫升速率方程如式(1)所示，其中
代表指前因子，
代表活化能，
代表反應(yīng)程度，
代表反應(yīng)級(jí)數(shù)，對(duì)式(1)兩邊取自然對(duì)數(shù)可得式(2)。
第三階段：在此階段電池內(nèi)部開始劇烈反應(yīng)，溫度快速升高，測(cè)量到的最高溫度為340.72 ℃，此過程持續(xù)較短，隨后溫度開始下降。由于樣品電池內(nèi)部有兩個(gè)卷芯，兩個(gè)卷芯發(fā)生熱失控行為具有一定的時(shí)間間隔，因此在第三階段熱失控過程中出現(xiàn)兩個(gè)溫升速率的峰值，分別對(duì)應(yīng)3.59 ℃/s 和1.28 ℃/s。
2 結(jié)果與討論
2.1 絕熱條件下磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э靥匦苑治?/h3>
圖4展示了磷酸鐵鋰電池在絕熱條件下熱失控過程的溫度和電壓變化情況。磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э剡^程可以通過兩個(gè)關(guān)鍵溫度點(diǎn)劃分為3個(gè)階段
，兩個(gè)溫度點(diǎn)為自產(chǎn)熱溫度(
)和熱失控觸發(fā)溫度(
)。
圖7展示了樣品電池實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后的電池形貌，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后打開擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀的腔室發(fā)現(xiàn)樣品電池已經(jīng)破裂，在腔室內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大量的卷芯殘片，如圖7所示。由于電池已經(jīng)破碎，無法進(jìn)行稱重，因此本次實(shí)驗(yàn)無法得到熱失控過程的總質(zhì)量損失。
第一階段：絕熱加速量熱儀按照?qǐng)D2所示的工作模式加熱測(cè)試電池，當(dāng)樣品電池表面溫升速率等于0.02 ℃/min 時(shí)電池內(nèi)部開始產(chǎn)熱，表面溫度達(dá)到
。
第二階段：當(dāng)電池表面溫度達(dá)到
后，腔室內(nèi)部溫度隨測(cè)試電池溫度升高，時(shí)刻使得測(cè)試電池溫度與腔室內(nèi)壁溫度保持一致，電池處于絕熱狀態(tài)，電池負(fù)極材料表面SEI膜融化，電解液與負(fù)極材料反應(yīng)是導(dǎo)致電池自產(chǎn)熱的本質(zhì)原因
。在這個(gè)階段，電池負(fù)極材料與電解液反應(yīng)放熱，隔膜持續(xù)收縮分解，電池內(nèi)部正負(fù)極大范圍接觸，發(fā)生大規(guī)模內(nèi)短路，內(nèi)短路及各種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量進(jìn)而加速內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)。從圖4中可以看出在電池表面溫度處于168.91 ℃時(shí)，電壓由3.3 V左右掉落至0.2 V左右。同時(shí)，電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體與電解液揮發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高
，當(dāng)內(nèi)部壓力達(dá)到安全閥的耐壓上限后，安全閥被沖破，電池表面溫度有所下降，隨后逐漸升高達(dá)到
。
擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀采用“加熱—等待—搜索”的模式加熱樣品電池，其工作模式流程如圖2所示，其中
為結(jié)束溫度。在實(shí)驗(yàn)開始前設(shè)置起始溫度、結(jié)束溫度、溫度梯度等參數(shù)，具體數(shù)值如表2所示。在本次實(shí)驗(yàn)中，設(shè)定初始溫度為50 ℃。實(shí)驗(yàn)開始之后電池首先被加熱到一定溫度，隨后進(jìn)入等待—搜索階段。在搜索階段，將判斷樣品電池表面溫升速率是否超過0.02 ℃/min 檢測(cè)閾值，如果大于檢測(cè)閾值，樣品將進(jìn)入自產(chǎn)熱階段，擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀內(nèi)壁溫度將跟隨電池溫度逐漸升高，確保電池處于絕熱狀態(tài)。如果表面溫升速率小于檢測(cè)閾值，擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀將繼續(xù)以5 ℃的溫升步長(zhǎng)加熱電池，直到樣品電池表面溫升速率達(dá)到檢測(cè)閾值。使用絕熱加速量熱儀對(duì)樣品電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以得到電池?zé)崾Э剡^程中的一些特征參數(shù)，如自產(chǎn)熱初始溫度、熱失控觸發(fā)溫度、熱失控最高溫度和溫升速率等，以上參數(shù)可以計(jì)算電池釋放的熱量、電池自產(chǎn)熱階段的動(dòng)力學(xué)參數(shù)等
。
2.2 電池表面溫度分析
在之前的研究中
，描述電池?zé)崾Э氐臏囟忍卣鲄?shù)有3個(gè)，即
、
和熱失控最高溫度(
)，表3列出了不同容量的磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э販囟忍卣鲄?shù)以及本工作所用電池的熱失控溫度特征參數(shù)。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)大型磷酸鐵鋰電池在絕熱密閉環(huán)境中發(fā)生熱失控時(shí)，自產(chǎn)熱溫度相對(duì)較低，熱失控觸發(fā)溫度與其他電池基本保持一致，這說明大型磷酸鐵鋰電池在熱失控之前有一個(gè)較長(zhǎng)的孕育時(shí)期，即前文所提到的電池自產(chǎn)熱階段，在這個(gè)階段電池表面溫度將緩慢上升，從70.62 ℃升高到200.65 ℃。自產(chǎn)熱溫度較低可能是由于大容量磷酸鐵鋰電池內(nèi)部活性材料較多，在“加熱—等待—搜索”階段直接被加熱的活性材料更多，在溫度較低時(shí)表面溫升速率就達(dá)到了檢測(cè)閾值，進(jìn)入電池自產(chǎn)熱階段。而電池溫度較低時(shí)，小容量的圓柱電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)熱速率不足以使表面溫升速率達(dá)到檢測(cè)閾值。在Liu 等
進(jìn)行的243 Ah 的磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)中也出現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，熱失控孕育階段比較緩慢，從加熱開始到發(fā)生熱失控經(jīng)歷了2500 s左右的時(shí)間。
罐區(qū)緊急切斷閥安裝于儲(chǔ)罐進(jìn)出口管道上，遇到緊急情況時(shí)能夠通過SIS聯(lián)鎖或手動(dòng)控制快速切斷，避免事故范圍擴(kuò)大，減少事故損失。
除了電池正面的熱電偶測(cè)點(diǎn)以外，在電池的背面和其他面也布置了溫度測(cè)點(diǎn)，圖5展示了其余6個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度變化情況。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池發(fā)生熱失控之后，僅有1個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度明顯升高，最高溫度達(dá)到319.41 ℃。在樣品電池側(cè)面的溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)值下降之后隨后升高到200 ℃左右，隨后逐漸下降，其余4個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)斷崖式下降，之后逐漸趨于穩(wěn)定。在電池發(fā)生熱失控行為后，表面溫度應(yīng)該是迅速上升，而不是圖5 中所呈現(xiàn)的變化情況，這是由于樣品電池處于相對(duì)密閉環(huán)境，發(fā)生熱失控時(shí)內(nèi)部壓力較大，反應(yīng)較為劇烈，電池表面熱電偶出現(xiàn)了脫落現(xiàn)象，熱電偶測(cè)到的不是電池表面的溫度，而是內(nèi)部環(huán)境的溫度，同時(shí)熱電偶也可能在劇烈的熱失控反應(yīng)過程中被損壞。
為進(jìn)一步強(qiáng)化測(cè)繪地理信息統(tǒng)計(jì)質(zhì)量，需要對(duì)其實(shí)際定位進(jìn)行明確，并在此基礎(chǔ)上適當(dāng)開展試點(diǎn)探索工作。在實(shí)際工作中，為提升統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量，除了要用發(fā)展的眼光來審視測(cè)繪地理信息監(jiān)測(cè)，還要在實(shí)踐中不斷提出行之有效的改進(jìn)思路，對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)方法進(jìn)行完善，使資源得到最大程度上的整合與優(yōu)化。為此，要從以下兩個(gè)方面入手：其一，對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)工作思路進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，加強(qiáng)對(duì)測(cè)繪地理信息工作的重視程度，相關(guān)人員能夠結(jié)合測(cè)繪地理信息客觀規(guī)律，不斷提高對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的認(rèn)知，做好定位后，給出相應(yīng)指導(dǎo)意見。其二，在選取試點(diǎn)地區(qū)時(shí)，要具備一定代表性，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，因地制宜，發(fā)揮示范作用，使地理信息監(jiān)測(cè)更加具有針對(duì)性。
2.3 自產(chǎn)熱階段動(dòng)力學(xué)及產(chǎn)熱量分析
在樣品電池自產(chǎn)熱階段，電池內(nèi)部的放熱化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量，電池表面的溫度以指數(shù)趨勢(shì)上升。在使用擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀進(jìn)行絕熱條件熱失控實(shí)驗(yàn)時(shí)，電池自產(chǎn)熱階段產(chǎn)生的熱量全部用于加熱電池觸發(fā)熱失控。在此階段，可以使用阿侖尼烏斯定律來評(píng)估電池自產(chǎn)熱階段動(dòng)力學(xué)參數(shù)，可以為大型磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э財(cái)?shù)值模擬提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。
美國(guó)喬治亞大學(xué)老年病學(xué)中心副主任安娜·格拉斯曾針對(duì)中國(guó)老年醫(yī)學(xué)的狀況發(fā)表過論文，對(duì)于中國(guó)對(duì)阿爾茨海默病的更名行動(dòng)，格拉斯有所關(guān)注，她對(duì)《中國(guó)新聞周刊》表示，“比起‘認(rèn)知障礙癥’‘失憶癥’等各種名詞，‘阿爾茨海默病’這個(gè)名稱界限清晰，是一個(gè)更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尼t(yī)學(xué)名詞?！备窭拐f，“阿爾茨海默病的防治在美國(guó)也面臨著不少難題，然而我對(duì)中國(guó)民眾對(duì)這種病癥的缺乏了解，更加感到震驚。”
通過繪制ln(d
/d
)和1000/
的關(guān)系曲線，進(jìn)行線性擬合可以得到二者之間的關(guān)系式，如圖6所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的散點(diǎn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度大于130 ℃時(shí)呈線性關(guān)系，當(dāng)溫度小于130 ℃時(shí)分布較為離散，沒有表現(xiàn)出明顯的線性分布，這可能是由于磷酸鐵鋰電池自產(chǎn)熱階段內(nèi)部反應(yīng)復(fù)雜，或者在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集方面存在波動(dòng)。因此，本工作采用了分段擬合方式，如圖6所示，階段一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為離散，線性擬合結(jié)果的
為0.246，線性擬合結(jié)果較差，不符合前面對(duì)式(2)所做的假設(shè)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)無法簡(jiǎn)單地描述為線性變化；階段二線性擬合結(jié)果的
為0.951，即ln(d
/d
)和1000/
符合線性關(guān)系，計(jì)算得到的動(dòng)力學(xué)參數(shù)較為準(zhǔn)確。在階段二，通過曲線的斜率和截距計(jì)算得到活化能和指前因子，如表4所示。
本工作使用仰儀科技有限公司研發(fā)的BAC-420A 擴(kuò)展體積絕熱加速量熱儀(ARC)，如圖3 所示。該裝置包含一個(gè)密閉的腔室和一套控制系統(tǒng)，密閉腔室用于盛放樣品電池，電池在此腔室內(nèi)發(fā)生熱失控行為，控制系統(tǒng)主要控制腔體內(nèi)壁的溫度同時(shí)記錄測(cè)試電池表面的溫度數(shù)據(jù)和電池的電壓變化情況。
問卷調(diào)查結(jié)果表明,連貫組患者的疾病知曉程度為(91.10±2.17)分,明顯較高于對(duì)照組的(63.46±7.35)分,經(jīng)t值檢驗(yàn)兩組間的對(duì)比差異,顯示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
2.4 殘留物分析
三個(gè)階段如下。
研究人員發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控之后將產(chǎn)生大量的氣體，當(dāng)電池處于有限空間時(shí)，大量氣體在此空間內(nèi)聚積形成較大的壓力，同時(shí)可燃?xì)怏w的濃度相對(duì)較高。Qin 等
研究了兩種不同結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰電池組的熱失控行為，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)爆炸行為通常發(fā)生在通風(fēng)面積小、空隙體積小的結(jié)構(gòu)空間中，分析得到導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的主要?dú)怏w是氫氣和乙烯。這說明當(dāng)使用大型磷酸鐵鋰電池進(jìn)行絕熱條件熱失控實(shí)驗(yàn)時(shí)腔體內(nèi)會(huì)聚積大量氣體產(chǎn)生超壓，同時(shí)電池內(nèi)部還在持續(xù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，很容易使得電池發(fā)生破裂，具有較大的危險(xiǎn)性，這也解釋了附加的6 個(gè)熱電偶僅有1 個(gè)熱電偶測(cè)量到電池表面的溫度，而其他熱電偶測(cè)量的數(shù)值均出現(xiàn)了斷崖式掉落。
經(jīng)過治療后,全乎患者共有39例順利治療完成,順利出院,有8例患者死亡,休克是導(dǎo)致患者死亡的主要原因,患者入院時(shí)間晚,大面積燒傷在入院前沒有接受補(bǔ)液治療和處理。
3 結(jié) 論
本工作使用280 Ah 磷酸鐵鋰電池進(jìn)行絕熱環(huán)境下的熱失控實(shí)驗(yàn)，得到了該電池在熱失控全過程中的表面溫度變化和電壓變化，同時(shí)得到該電池自產(chǎn)熱階段的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
（1）通過對(duì)樣品電池表面溫度曲線的分析，得到電池?zé)崾Э剡^程的3個(gè)溫度特征參數(shù)，即電池自產(chǎn)熱溫度
為70.62 ℃、熱失控觸發(fā)溫度
為200.65 ℃、熱失控最高溫度
為340.72 ℃。溫升速率出現(xiàn)兩個(gè)峰值，分別為3.59 ℃/s和1.28 ℃/s，這是由于電池內(nèi)部有兩個(gè)卷芯，兩個(gè)卷芯熱失控最劇烈時(shí)刻有一定的時(shí)間間隔。同時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓掉落發(fā)生在安全閥打開之前，說明在此之前電池內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)了大面積內(nèi)短路現(xiàn)象，通過分析得到容量對(duì)磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э靥卣鲄?shù)的影響可能由氧氣含量決定。
此教學(xué)設(shè)計(jì)模式的具體實(shí)現(xiàn)需要依賴教師已有的教學(xué)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)又能提升教師教學(xué)設(shè)計(jì)的能力，并在具體的行動(dòng)中使教師“以教師為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)觀發(fā)生改變，更重要的是其為翻轉(zhuǎn)課堂的中國(guó)化提出了具體、有效、可實(shí)施的參考模式，是走出中國(guó)式翻轉(zhuǎn)困境的一項(xiàng)“處方性”方案，在促進(jìn)教學(xué)觀念的過程中使翻轉(zhuǎn)課堂不斷與我國(guó)國(guó)情更深入地契合，并在教師設(shè)計(jì)能力提升的良性循環(huán)中創(chuàng)新我國(guó)自己的“翻轉(zhuǎn)課堂”。
（2）通過對(duì)自產(chǎn)熱階段的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)阿侖尼烏斯定律不能較好地描述自產(chǎn)熱階段全過程。當(dāng)溫度大于130 ℃時(shí)，ln(d
/d
)和1000/
呈線性變化，溫度小于130 ℃時(shí)離散分布，不符合線性變化關(guān)系。通過溫度特征參數(shù)計(jì)算得到電池?zé)崾Э仄陂g釋放的總熱量為1511 kJ。
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后電池外殼破損，卷芯散落在絕熱加速量熱儀腔體內(nèi)。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因可能是由于腔體內(nèi)部壓力較大，熱失控反應(yīng)較為劇烈，使得電池受到較大的破壞，以至于熱失控實(shí)驗(yàn)后無法得到完整的測(cè)試電池。
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