储能型磷酸铁锂ROADHAWK蓄电池的多维火蔓延特性
在电化学储能电站中，电池模组以层叠方法排列于机架之上。当发生热失控进程时，电池 , 可燃物混合燃料费电池泄压阀敞开后，一旦被高温外表或电弧引燃，产生的剧烈喷发火焰将导致同层及上层电池模组一起延伸。电池热失控传达方向兼具水平与笔直维度。现在针对磷酸铁锂电池"热失控-自生热-明火"进程的多维火灾传达机理与暖流方式仍缺乏定量研讨。本文基于真实工况对磷酸铁锂电池展开多维火灾传达实验，电化学储能车站场景下的研讨。该研讨考察了锂离子磷酸铁电池在水平与笔直方向上的传达特性，剖析了多向传达进程中的暖流方式，并阐明了火焰辐射传热的影响机制关于热失控传达的研讨。研讨表明，当热量传递到达56.6 kJ时，会扳机单体电池的火灾传达。扳机电池模组火灾传达所需热量为35.99 kJ。在笔直火灾传达中，上层模组的热失控传达时刻更短（从122.3 s缩短至62.3 s）、温度更高（从610.6 °C上升至645 °C）、放热量更大（从205.69 kJ增加至221.05 kJ），且焚烧更为剧烈。本研讨成果可为储能电站的消防安全规划供给理论基础与技能指导。
电化学储能技能作为未来能源向绿色低碳转型的核心技能，在应对可再生能源高份额消纳方面具有重要作用[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。锂离子电池因其能量密度高、功能稳定、循环寿命长等优势，被广泛使用于储能系统[[7], [8], [9], [10], [11], [12], [13]]。磷酸铁锂电池（LFP）因其正极材料具有强P-O共价键而具有优异的热稳定性，一起兼具成本低、安全性高、环境友好等特色，成为储能系统的常用挑选[[14], [15], [16], [17]]。我国储能使用主要以磷酸铁锂电池为主。
在实践储能电站场景中，电池模块以分层方式堆叠于电池架上。一旦存在点火源时发生热失控(TR)，会引燃TR进程中释放的可燃气体，导致剧烈焚烧[[18], [19], [20], [21], [22]]。喷发火焰既向同层电池模块传递热量，又持续炙烤上层电池模块。热失控传达方向一起触及水平与笔直两个维度，如图1所示。因而，研讨电池模块水平与笔直方向的热失控传达特性，并探求火焰辐射传热对热失控传达的影响机制，成为当时储能电池模块热失控传达研讨的重点与热门。
在水平热传达研讨中，针对LFP单体电池与电池模组已展开广泛研讨，包括其焚烧特性与TR（热失控）功能。单体层面主要聚焦于焚烧特性[23]、容量[24,25]、荷电状况（SOC）[26,27]、TR燃料费生成[28,29]、扳机方法[30,31]、扳机方位[32]、加热器功率[33]、环境压力[34]等维度。Mao等人[35]对300Ah电池进行系列TR测试，测得100%、50%和20%SOC电池的总焚烧热分别为16238kJ、16138kJ和13568kJ，成果具有相似性。Feng等[36]研讨184Ah刀片电池TR特性，发现内部TR传达时刻可达272秒，与传统电池相当。燃料费分散使TR传达速度提高36.84%。在电池模组层面，Jin等文献[37]研讨了磷酸铁锂电池模组过充导致储能预制舱内热失控的现象。Wang等[38,39]针对磷酸铁锂电池模组展开了全尺寸焚烧实验与热失控研讨，发现高浓度氢气和乙烯可能是电池模组起火爆炸的主要原因。Kong等[40]对受限空间内的电池模组进行研讨，定量剖析了不同挡板高度与加热方法下热失控传达行为及传热特性。挡板高度越低会导致火焰加热作用越强，热失控传达时刻越短，且火焰加热功率越高。
在笔直热传达研讨中，He等[41]探求了荷电状况（SOC：50%、80%、100%）与距离（0、4、6、8 mm）对NCA电池笔直热失控传达的影响。成果表明，仅当SOC超越50%时才会发生热失控。关于80%与100% SOC的电池，触发热失控传达的临界距离分别为4 mm与6 mm。Yang等[42]研讨了不同电气衔接方法下LFP电池模块水平与笔直方向的热失控传达特性。研讨显现，上层电池到达的最高温度与释放能量分别为548.3°C与490.7 kJ，显著高于基层电池的423.2°C与217.7 kJ。
在笔直方向上，电池底部暴露于外部热源。与水平热延伸比较，电池的热失控（TR）在笔直方向上更为严重。然而现在针对储能系统笔直方向火灾延伸的研讨仍较为有限。储能电池模组触发TR后，由"热失控-自加热-明火"耦合作用导致的多维延伸机制没有明晰。关于火焰辐射传热影响TR延伸的作用机制以及火灾延伸暖流规律的研讨仍存在缺乏。
本研讨以储能领域使用的23Ah磷酸铁锂电池为研讨目标，探求单体电池的绝热热失控放热特性及强制点火条件下的焚烧行为。经过规划横向与纵向热失控传达实验，解析火焰辐射传热的影响机制，并表征储能电池模组火灾延伸进程中的暖流特征。研讨成果为理解储能电站火灾延伸机制供给了根据，并为火灾延伸的防控策略制定供给了技能支撑。
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