关键词： 广东清远磁浮列车   电池参数辨识   电池荷电状态估计   遗传算法   模糊控制  

摘要： 随着我国中低速磁浮列车的迅速发展,对列车辅助供电系统中的储能装置电池组和为其提供电能的充电机提出了更高要求。电池组应用于磁浮列车中存在更换成本高、安全性能要求高、充放电速率要求严苛等问题,电池的充电过程不仅影响其充电速率,而且直接影响其使用特性。因此,对中低速磁浮列车上的电池组充电过程进行控制,提高电池充电速率、延长电池使用寿命成为一个重要的研究内容。本文以广东清远磁浮列车车载磷酸铁锂电池组及充电机作为研究对象,分析电池内部结构,研究电池充电控制策略,在此基础上对列车充电机的控制方式进行研究。首先,本文分析了磷酸铁锂电池的模型结构及其参数,建立了电池的二阶RC等效电路模型。采用扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman Filtering,EKF)通过放电试验对电池模型进行参数辨识,采用自适应扩展卡尔曼滤波算法(Adaptive Extended Kalman Filtering,AEKF)引入噪声协方差对电池荷电状态(State of Charge,SOC)进行估计。根据得到的结果,建立磷酸铁锂电池仿真模型,将参数辨识结果和SOC估计结果导入模型中,通过对比电池模型放电曲线与电池实际放电曲线,验证模型正确性。其次,本文采用基于SOC的五阶段恒流-恒压充电方式解决电池充电过程中以阈值电压作为充电阶段切换标志时极化电压较大的问题,另外,针对磷酸铁锂电池在不同倍率电流充电时产生的不同极化效应问题,以充电时间和充电极化电压作为优化目标,采用遗传算法对各个阶段的充电电流进行优化计算。仿真中对比优化前后的电池充电结果,验证了优化后的充电方式在保证充电速率的基础上降低了充电极化电压。最后,研究了广东清远磁浮列车充电机的基本拓扑和控制方式,建立了充电机的仿真模型,通过模糊控制对双闭环控制中的PI控制器进行了优化并验证优化效果。将充电机模型与磷酸铁锂电池模型进行级联,把仿真输出波形与充电机实际输出波形进行对比,验证在各种工况下的输出性能均满足列车实际运行需求,充电过程中充电机输出满足充电策略所提出的输出精度要求。

关键词： 燃烧法   磷酸铁锂   正极材料   离子掺杂   表面碳包覆   电化学性能  

摘要： 橄榄石型磷酸铁锂（LiFePO4,LFP）因其具有原料来源广泛、环境友好、安全性能理想、循环性能稳定等优点而备受业界和研究工作者青睐。受自身结构影响,磷酸铁锂正极材料表现出较低的电子电导率和Li+扩散系数,二者在一定程度上制约了其电化学性能。目前国内外研究通过粒径控制、离子掺杂和表面包覆改善磷酸铁锂电化学性能,其中离子掺杂被认为是提高电化学性能的主要手段之一,但掺杂离子各异,掺杂比例也不尽相同,系统研究掺杂离子价态和掺杂比例对磷酸铁锂电化学性能的影响对推进磷酸铁锂发展有积极影响。本文以锂离子电池正极材料磷酸铁锂为研究对象,对其锂位掺杂改性、表面碳包覆及电化学性能等各方面进行了研究,研究内容如下:（1）实验采用燃烧法制备磷酸铁锂,以廉价金属硝酸盐LiNO3、Fe（NO3）3·9H2O和（NH4）2HPO4为原料,柠檬酸做络合剂与还原剂,柠檬酸用量n（柠檬酸）:n（LFP）=1.2,烧成制度为5℃/min升温至700℃保温10 h,自然降温冷却,在未通入保护气的情况下制备了未掺杂磷酸铁锂（标记为N-LFP）以及不同价态离子(Na+、Sr2+、Al3+、Zr4+、Nb5+)掺杂的锂位掺杂磷酸铁锂（标记为M-x-LFP,M表示掺杂元素,x表示掺杂比例）。通过XRD、XPS、FT-IR、电化学性能测试等表征手段系统地分析了掺杂价态、离子半径对掺杂磷酸铁锂结构演变和电化学性能的影响,结果表明:不同离子半径元素成功掺杂进入LFP晶格内部,对LFP晶胞参数有一定影响但不会影响其晶体物相。对同种掺杂离子而言,少量掺杂可以显著提高LFP电化学性能,改善极化现象,过量离子掺杂反而会导致LFP电化学性能降低。在上述合成条件下,N-LFP样品首次充放电比容量为78.7 m Ah·g-1,Na-0.03-LFP、Sr-0.04-LFP、Al-0.01-LFP、Zr-0.04-LFP、Nb-0.03-LFP样品分别具备同种掺杂离子样品间最佳电化学性能,首次充放电比容量分别为117.4 m Ah·g-1、123.8 m Ah·g-1、127.3 m Ah·g-1、108.7 m Ah·g-1、130.2 m Ah·g-1,高价态离子掺杂对LFP电化学性能影响更大。通过穆斯堡尔谱分析发现N-LFP样品中Fe均以Fe2+形式存在,这表明燃烧法可在不通入保护气体的情况下使原料中的Fe3+被全部还原为Fe2+,制备产物为纯相N-LFP。同时分析Nb-0.03-LFP样品的穆斯堡尔谱发现高价离子掺杂会使LFP晶格中存在部分无定型态的Fe3+。（2）基于各掺杂离子最佳比例,在合成样品时加入20 wt%葡萄糖对样品进行表面碳包覆改性。合成条件同上,烧成时通入高纯氩气做保护气,制备得到表面碳包覆的锂位掺杂磷酸铁锂（标记为M-x-LFP@G）。通过对样品XRD图谱分析,结果表明:M-x-LFP@G样品中的碳以无定型态存在,没有影响磷酸铁锂晶体物相。对样品进行充放电测试后,各包覆后样品首次充放电比容量均有提升:N-LFP@G样品首次充放电比容量由未包覆的80.1 m Ah·g-1提升至89.5 m Ah·g-1,Na-0.03-LFP@G样品首次充放电比容量由未包覆的115.2 m Ah·g-1提升至127.1 m Ah·g-1,Sr-0.04-LFP@G样品首次充放电比容量由未包覆的124.3 m Ah·g-1提升至128.7 m Ah·g-1,Al-0.01-LFP@G样品首次充放电比容量由未包覆的126.9 m Ah·g-1提升至140.5 m Ah·g-1,Zr-0.04-LFP@G样品首次充放电比容量由未包覆的107.4 m Ah·g-1提升至115.6m Ah·g-1,Nb-0.03-LFP@G样品首次充放电比容量由未包覆的134.3 m Ah·g-1提升至154.3 m Ah·g-1。Nb-0.03-LFP@G样品提升最为明显,在0.2 C电流密度下测试其循环性能,测试结果表明,经30次循环后容量保持率为97.8%,对比未包覆样品容量保持率89.7%有明显提升,经包覆后样品的充放电比容量和循环性能都有显著提升。对Nb-0.03-LFP与Nb-0.03-LFP@G样品进行了SEM测试,结果表明表面碳包覆起到减小LFP粒径,防止样品团聚的作用,晶体间以桥状结构连接,这有利于电解液的润湿与Li+的传输。

关键词： 前驱体   磷酸铁锂   碳包覆   掺杂  

摘要： 磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料之一,因成本低廉、高温不易失控而备受关注,但磷酸铁锂由于导电性差和锂离子扩散系数低,导致材料储锂容量不高且容易发生衰减,严重制约了磷酸铁锂的实际应用。针对上述问题,本论文通过前驱体磷酸铁调控、磷酸铁锂碳包覆和锰离子掺杂改性等方面来对磷酸铁锂进行改性研究,期望达到提高其电化学性能的目的。具体的研究内容如下:(1)通过共沉淀法合成前驱体FePO,结合CHO还原剂通过高温固相法制备LiFePO,重点研究了共沉淀反应过程中溶液p H值对前驱体FePO的结晶度、粒径和振实密度的影响规律,进而探究了前驱体FePO结构对LiFePO的结晶性、形貌及电化学性能的影响。研究结果表明,当溶液p H值为2时,制备得到的前驱体FePO-2结晶度良好、粒径分布均匀、振实密度较高,基于FePO-2为前驱体制备得到的LiFePO,在0.1 C时首次放电比容量为143.9 m Ah·g,在1 C电流密度下经300圈循环后容量保持率为83.5%。(2)针对上述合成的LiFePO容量不高和衰减过快的问题,采用两步法制备工艺,以FePO-2为前驱体,CHO为碳源,结合高能球磨和高温固相法制备出碳包覆的LiFePO(LiFePO/C)。研究发现,LiFePO表面所包覆的碳层形成连续导电网络,显著提高了LiFePO/C的电化学性能。进一步系统研究了不同碳包覆量对LiFePO/C的储锂性能的影响,其中LFP/C-2展现出了优异的倍率和循环性能:在0.1 C、1 C和5 C电流密度下的首次放电比容量分别为160.7、142.9和123.3 m Ah·g,在1 C和5 C电流密度下经300圈循环后容量损失分别为2.8%和3.9%。(3)为从本质上解决LiFePO导电性差的问题,对LiFePO中的铁位进行Mn掺杂,通过高温固相法合成碳包覆的LiFeMnPO/C(x=0.2、0.3、0.4和0.5)。研究了不同掺锰量对LiFeMnPO(x=0.2、0.3、0.4和0.5)储锂性能的影响,结果发现锰掺杂后电池循环性能依旧保持稳定,但比容量未能有效再次提升。进一步的探究表明,适量的锰掺杂可以拓宽锂离子的扩散通道,有效降低电荷转移电阻值,并提高锂离子扩散系数和电压平台,其中LiFeMnPO/C的电荷阻抗值最低(R=1.62Ω,R=70.98Ω)且锂离子扩散系数最高(D=1.80×10 cm·s)。

关键词： 大客车安全性   磷酸铁锂电池   大数据分析   离群因子检测   安全性能评估  

摘要： 随着电动汽车的快速发展及其国内保有量的飞速增长,频繁发生的电动汽车起火事故备受社会各界关注。现行机动车定期检验标准不能满足纯电动大客车动力电池安全性能定期检验工作的需要,在新能源汽车运行监控平台上对动力电池安全性能进行实时评估仍然面临很大的挑战。针对以上问题,本文根据纯电动大客车动力电池定期检验工作需要,综合运用理论分析与大数据分析的方法,构建了线上-线下相结合的动力电池安全性能评估体系,选取了评估参数,提出了评估指标和评估方法。主要研究工作及成果如下:(1)分析了动力电池安全性能衰退机理及热失控触发机理,根据车辆定期检验工作需要,结合具体型号(以下简称A型)纯电动大客车动力电池的结构性能特点和实车运行信息,分析并选择了单体电压作为电池单体不一致性线上评估参数,选择了外观检验项目、OBD检查项目和线下检测参数,构建出纯电动大客车动力电池安全性能评估体系,为定期检验标准的制定提供参考。(2)针对A型纯电动大客车实车运行数据和动力电池安全性能评估的特点,进行数据预处理,提出了异常数据剔除的箱型图法+动态梯度阈值法。研究分析了电流在三个典型放电工况(20±1A、80±1A和140±1A)时,单体电压方差、变异系数、极差和峭度等四个不一致性指标随累计行驶里程变化的规律。综合分析各指标的单调性、线性和显著性,选择单体电压变异系数作为电池单体不一致性的评估指标,为动力电池安全性能评估提供综合性能较好的评估指标。(3)引入局部离群检测算法(LOF)进行动力电池安全性能评估,构建了基于单体电压变异系数离群检测算法的动力电池安全性能评估流程及方法。应用上述方法,对新能源汽车运行监控平台上某一单体电压不一致的车辆报警数据进行分析,结果表明该方法与监控平台报警方式相比,能够提前5h给出电池安全性能较差等级的评估结果;随机抽取30辆A型纯电动大客车运行数据进行单体电压变异系数离群检测,结果表明该方法能发现监控平台未报警的2辆车处于电池安全性能较差等级。两类应用验证了该方法用于动力电池安全性能评估的有效性,为电池安全性能的评估提供了一种方法。

关键词： 浮充电   磷酸铁锂电池   不同浮充条件   电化学性能   热安全  

摘要： 当今碳达峰、碳中和是21世纪的一场能源革命,储能技术是能源革命中的重要发展方向。随着电化学储能占比的逐年快速增长,以锂离子电池为储能装置进行装机运行的占比也逐渐增加,因此,对于维持储能锂离子电池满电状态运行的充电方式值得深入研究。本文以额定容量为21Ah的软包磷酸铁锂电池为研究对象,基于浮充的充电方式,使用相关试验设备研究电池在常规电压、高电压、以及高温条件下的浮充对电池性能的影响。试验对电池的容量、电流、内阻等电池性能参数进行分析,同时探究浮充后电池的热安全性和电池材料的热稳定性。常规电压3.40V、3.65V、3.75V和3.85V下浮充200天(25℃)后容量保持率均在93%以上,且容量保持率随着浮充电压的升高而升高,且浮充后未出现产气和鼓包,证明浮充电方案的可行性。此款电池浮充电压建议在电池最高工作电压如3.65V及临近值,浮充电流在0～10m A范围内,同时建议浮充应当以一定周期进行阶段性的浮充最为合适,从而避免不间断浮充造成电池过充。在长期不间断的浮充下,电池会出现过充、活性物质损失和内阻增大等现象,但这些老化现象较小,且不同电压带来的差异影响并不明显。这说明磷酸铁锂电池作为储能电池进行浮充的稳定性。在4.05V、4.25V、4.50V和5.0V高电压下浮充24小时(25℃)后,4.25V条件下电池出现鼓胀,且随电压的升高鼓胀加剧,5.0V下电池浮充破裂。所以高电压会直接破坏电池的安全性。高电压浮充后电池活性材料溶解、析锂现象发生,隔膜被刺穿,但电池并未达到隔膜相变温度(120.63℃)。高电压浮充后,在高温热失控试验中随浮充电压升高电池破裂温度下降,提前破裂释放能量使得热失控触发温度升高,但并不意味着电池具有较好的安全性。随浮充电压电压的升高,热失控达到的最高温度升高,最大温升速率也明显升高,表明高电压浮充后电池热稳定性变差,热失控更加剧烈。高温(50℃)浮充导致电池出现产气和结构的鼓胀,且这种电池结构的鼓胀是从极耳处和正极一侧向外蔓延。浮充后电池容量保持率急剧衰减,60天后的容量保持率均低于80%,而随着浮充电压升高,其容量保持率递减加剧,高温下浮充电压差异带来的影响明显增大,因此要避免长期的高温浮充。高温浮充后电池活性材料和活性锂离子损失严重,界面反应动力学受到阻碍,电池内阻明显增加,且电池放电脉冲功率能力减小,这些老化随浮充电压的升高而加快。电池高温热失控试验对比发现,高温浮充后电池,其隔膜完全熔断温度升高和热失控触发温度升高,而热失控最高温度和热失控最大温升速率(d T/dt)明显减小。实验表明高温浮充后电池在热滥用下不易导致热失控的发生,且热失控剧烈程度降低。

关键词： 三元锂离子电池   混合锰酸锂电池   磷酸铁锂电池   燃烧特性   质量变化   烟气浓度  

摘要： 近年来新能源汽车火灾时有发生。新能源汽车中保有量最高的为纯电动汽车,锂离子电池作为纯电动汽车的核心部件,是引起火灾发生的重要源头。为深入探究锂离子电池的火灾危险性,掌握其火灾特性。本文选取三种市场上常见的三种锂离子电池:三元锂离子电池、混合锰酸锂电池和磷酸铁锂电池作为研究对象,通过自主设计的锂离子电池燃烧实验平台展开实验,主要研究成果如下:1、锂离子电池燃烧特性规律研究。从燃烧现象、火焰高度、电池喷射时表面温度以及垂直线上方温度四个方面展开研究。实验结果表明:三元锂离子电池危险性最高,磷酸铁锂电池危险性最低,并且热辐射强度、SOC和容量越大,锂离子电池反应越剧烈。三元锂离子电池和混合锰酸锂电池喷射时表面温度基本大于200℃,并且和SOC以及容量呈现正相关关系。电池垂直线上方的温度变化由火焰引起。2、锂离子电池质量变化规律研究。从三种锂离子电池的前后质量、质量损失占比以及受热过程中的质量变化曲线三个方面进行研究。实验结果表明:不同反应剧烈程度的锂离子电池质量损失占比相差较大,质量损失受SOC、容量以及热辐射强度的影响。电池发生剧烈反应时其质量变化曲线则分为明显三段,当电池只释放出烟气时其质量变化曲线则更为平缓。3、锂离子电池火灾烟气变化规律研究。对CO、CO2、SO2、HF的浓度变化以及CO2和CO的最大浓度增量比值进行研究。实验结果表明:三元锂离子电池释放的气体浓度最高。HF存在两个浓度峰值。气体浓度和SOC、容量和热辐射强度有正相关关系。CO2和CO最大浓度增量比值和热辐射强度呈现正相关关系。通过实验手段获得三种典型锂离子电池的火灾特性规律,能为纯电动汽车火灾的研究提供参考,具有重要的实际价值。图70幅,表37个,参考文献92篇。

关键词： 磷酸铁锂储能电池   Fluent数值模拟   温度场分析   相变材料冷却耦合空气冷却散热  

摘要： 在实现“双碳”目标的进程中,电力行业的责任重大。为解决以新能源为主体的新型电力系统的缺陷——随机性、波动性、反调峰性,电化学储能应运而生。然而在电化学储能电站大规模的使用过程中,频发的储能电站火灾安全事故,引起了从业人员对锂电池热安全性的大量关注。磷酸铁锂储能电池作为电化学储能电池中的翘楚,其热安全性的研究自然也俘获了广大研究人员的眼球。本文的研究方法与内容为:本文使用额定容量为100Ah的磷酸铁锂电池,作为研究对象。使用数值拟合方法,求出了锂电池的生热速率与放电时间的关系式。通过编译UDF的方式加载到有限元软件Fluent中,赋予锂电池随放电时间变化的内热源。模拟出锂电池在不同放电倍率下、不同环境温度下的瞬态温度值,并分析了不同放电时刻的锂电池温度场规律。实现了对锂电池温度的预测,可以有效预防锂电池热失控的发生。为有效降低锂电池在放电过程中的温度峰值,防止加速电池老化、预防达到热失控温度阈值。本文在数值模拟中通过增大对流换热系数,实现了锂电池的空气冷却散热分析。并将石墨-膨胀石蜡复合相变材料包覆于锂电池表面,利用Fluent中的凝固和融化模型,实现了锂电池相变材料冷却耦合空气冷却的散热分析。本文的主要研究结果为:1)与文献中的实验结果对比,验证了热效应模型的有效性。并借助此数值模拟方法有效地预测了磷酸铁锂电池在不同放电倍率、不同环境温度下的温度场变化规律,以及相对应的温度峰值。2)数值模拟结果显示,锂电池工作过程中温度峰值位于电池的中心位置处,最低温度位于电池的各个边角处;为保障锂电池热安全性,不应将其长期置于高温环境、过充过放的工作状态中,以及大倍率的充放电情形下。3)空气冷却适用于2C放电倍率以下的锂电池散热,对于2C放电倍率以上下锂电池的降温效果有限,应该结合其他冷却方式进行耦合散热。4)石墨-膨胀石蜡复合相变材料冷却的最佳相变材料厚度值为8cm;相变材料冷却耦合空气冷却散热措施可以有效地降低锂电池放电过程中的温度峰值。

关键词： 纳米洋葱碳   磷酸铁锂   锂离子电池   导电剂   放电等离子烧结  

摘要： 纳米洋葱碳（carbon nano-onions,CNOs）材料是一种零维的碳材料,其制备方式趋于多样化,正逐步用于负极材料、超级电容器、润滑添加剂等方面,探索其更多的应用价值有助于其产业化应用。本学位论文将CNOs应用于锂离子电池正极材料磷酸铁锂（Li Fe PO4,LFP）中,探究了固相法制备CNOs复合磷酸铁锂材料的工艺。放电等离子烧结技术（spark plasma sintering,SPS）是一种先进的直流脉冲电场辅助烧结技术,本论文使用SPS工艺对CNOs复合LFP/C（碳包覆磷酸铁锂）材料进行热处理,将CNOs与LFP/C的碳层复合,通过结构形貌表征、电化学测试分析,研究了CNOs添加与热处理对正极材料电化学性能的影响,最后探究了CNOs作为LFP/C导电剂的性能。主要的研究内容与结果如下: （1）研究了固相法合成LFP的最佳材料配比与烧结工艺,以及通过固相法所制备的CNOs复合LFP材料的性能。结果表明当原料摩尔比Li:Fe:P=0.95:1:1,在650℃保温1 h时,可以合成高晶相纯度的LFP。使用固相法制备CNOs复合LFP材料时,CNOs的添加可以阻碍LFP/C的生长和团聚,使所合成的LFP/C颗粒尺寸减小。CNOs由于分散性差而起到类似导电剂的作用,将2 C倍率下的LFP/C的放电比容量提高了38.3%。 （2）研究了CNOs湿法化学混合对LFP/C微观结构形貌和电化学性能的影响。结果表明3 wt.%的CNOs的添加没有改变LFP/C的晶相结构,CNOs的加入使LFP/C的锂离子扩散系数1.23×10-16 cm2 s-1提高至1.54×10-14 cm2 s-1,电荷转移电阻降低了76%,2 C倍率放电容量提高了120%,CNOs的添加提高了LFP/C的倍率性能。 （3）研究了SPS退火热处理对LFP/C微观结构形貌和电化学性能的影响。SPS退火热处理将LFP/C颗粒之间的表面碳层烧结在一起,并且与加入的CNOs形成了CNOs/碳包覆层复合导电网络,缩短了电荷的传输距离。SPS处理使LFP/C-CNOs的电荷转移电阻降低了33%,5 C倍率循环性能显著提高。石墨烯与LFP/C复合比纳米洋葱碳表现出更高的比容量,而CNOs对离子扩散速率的提升效果比石墨烯更好。LFP/C-石墨烯材料经过SPS处理后,转移电荷阻抗降低41.7%,材料的比容量和倍率性能提高,表明SPS处理对石墨烯添加的LFP/C材料同样有效。 （4）将CNOs作为导电剂,按比例逐步替换导电炭黑SP,研究了CNOs/SP二元导电剂用于LFP/C正极的性能。结果表明0-5 wt.%含量的CNOs替换导电炭黑SP可以降低电荷转移阻抗,改善电池的循环寿命。0-10 wt.%的CNOs替换SP可以提高离子扩散速率。5%-7%的CNOs与5%-3%的SP搭配使用可以提高2 C及以上倍率的放电容量,CNOs与SP具有一定的协同效应,过多CNOs的加入会严重团聚而造成电极循环寿命降低。

关键词： 狭长受限空间   磷酸铁锂电池   火灾   燃烧特性   气凝胶防灭火  

摘要： 锂离子电池由于具有高能量密度、循环性能和便携性好等特点,已在城市地下空间得到广泛应用。然而,在不可预测的情况下（如撞击、高温、穿刺等）,锂离子电池会发生火灾,威胁人们的生命和财产安全,近年来关于锂离子电池火灾事故的报道屡见不鲜。针对狭长受限空间锂离子电池的火灾,本文进行了以下研究:（1）搭建了狭长受限空间锂离子电池火灾测试平台,可测量电池火灾的燃烧行为、温度、质量损失、CO2和CO浓度,研究了电池SOC（荷电状态,State of charge）和环境风速对单体电池火灾特性的影响规律。研究发现:SOC是影响电池火灾行为的内在因素,SOC越大,燃烧温度、质量损失、CO2和CO浓度、火焰高度都越高,安全阀泄压的临界温度越低,火灾危险性越大,电池燃烧会发生两次射流火,且第二次射流火时温度剧升。狭长受限空间顶棚温升沿纵向呈指数衰减。环境风是影响电池火灾特性的外在因素。研究发现:平均火焰倾角的余弦值与无量纲风速的关系为:cosθ=0.32u*-0.456。随着风速的增加,电池燃烧时的温度、质量损失、生成的CO2和CO气体浓度均先增大后减小,在0.3～0.4 m/s时达到最大值,此时燃烧更充分,原因是低风速情况下通风提供新鲜空气,有助于燃烧的发展,当风速较大时对电池冷却的冷却效应增强,抑制燃烧。根据气体浓度和质量损失速率计算了电池火灾的热释放速率,热释放速率随着SOC的增大而增加,随着风速的增加先增大后减小,平均火焰高度符合Heskestad模型。（2）开展了不同规模和不同排列方式电池组的火灾实验,电池组火灾受电池组间传热和电池火焰的作用,电池组规模越大,温度、质量损失、气体浓度、热释放速率和火焰尺寸均增大,火灾越剧烈。电池排列方式不同,传热方式不同,线型排列的电池组电池温升速率小,传热效率低,全过程未出现明火燃烧,火灾危害更小。建立了电池火灾蔓延模型,得到电池径向传热系数为1.93 W/（m·K）,通过数值计算获得了线型排列的电池组升温曲线,根据模型预测得到的升温趋势和实验结果相符。（3）开展了气凝胶灭火实验,验证了气凝胶抑制磷酸铁锂电池火灾和阻断电池组火灾蔓延的有效性。气凝胶灭火剂能迅速降低电池温度,喷淋时间越长,冷却效果越好,喷口位置越低,灭火剂下降过程中挥发的越少,抑制效果越好。喷淋10 s无法阻断电池组火灾的蔓延,但是能够有效降低燃爆危险性,喷淋30s能够抑制未燃爆的电池热失控,并阻断电池组火灾的蔓延。