Enerji Depolama Kabininde Havalandırmanın Lityum İyon Batarya Yangın Özelliklerine Etkisi Üzerine Sayısal Çalışma

Özet

Çalışma, bir depolama kabininde tasarlanmış bir havalandırma yolunun termal kaçak sırasındaki ısı ve gaz birikimini ne kadar azalttığını soruyor. Fire Dynamics Simulator (FDS) ile 1450,7 × 1100 × 1923 mm boyutlu, beş dikey istiflenmiş paketli kabin modellendi; ısı salınımı ve gaz bileşimi girdileri önceki deneylerden alındı. Termal kaçak, kritik hücre sıcaklığı olan 180 °C'de başlatıldı; 100/50/25 mm ızgara bağımsızlığı çalışmasından sonra 50 mm ızgara seçildi. Kapalı kabin ile üstü açık kabin 100 saniyelik pencerede karşılaştırıldı.

Kapalı kabinde yerel tepe sıcaklık 700 °C'yi aştı; CO ve H2 kaçağın başlamasından sonraki 60 saniye içinde yaklaşık 1000 ppm'e ulaştı ve 100 saniyelik pencerenin sonunda hâlâ artıyordu. H2 hızla yükselip çatı altında büyüyen yanıcı bir tabaka oluşturdu. Atıfta bulunulan LFP tahliye gazı patlama konsantrasyon sınırı SOC'ye bağlı olarak %4-15, ana katkı H2 ve CO; LFP tahliye gazının kapalı, homojen olmayan karışımlarda teorik alt sınırın altında bile tutuştuğu bildirilmiş.

Üstü açık kabinde havalandırma, yüzdürme kuvvetiyle çalışan engelsiz bir yol oluşturdu; yan izleme noktalarında tepe sıcaklık ile tepe CO ve H2 konsantrasyonları kapalı kabine göre %80'den fazla düştü. Ticari ve endüstriyel depolama kabinleri genellikle 100-215 kWh barındırıyor.

Sınırlar: yalnızca simülasyon, bataryalar homojenleştirilmiş bloklar olarak modellenmiş ve tek hücre kaçağı senaryosu var; gerçek kabinde yayılım, patlama ve kapı veya havalandırma açıklığı ayrıntıları test edilmemiş. Bu nedenle çalışma tasarlanmış havalandırmanın büyüklük mertebesi etkisini göstermek için kullanışlı.

Öne çıkan noktalar

1. Ticari ve endüstriyel depolama kabinleri genellikle 100-215 kWh barındırıyor; modellenen kabin 1450,7 × 1100 × 1923 mm ve beş dikey istiflenmiş paket içeriyor.
2. LFP tahliye gazının patlama konsantrasyon sınırı SOC'ye bağlı olarak %4-15 olarak aktarılıyor (ana katkı H2 ve CO); kapalı, homojen olmayan karışımlarda teorik alt sınırın altında tutuşma bildirilmiş.
3. Termal kaçak kritik hücre sıcaklığı 180 °C'de başlatıldı; 100/50/25 mm ızgara bağımsızlığı çalışmasından sonra 50 mm FDS ızgarası seçildi.
4. Kapalı kabinde yerel tepe sıcaklık 700 °C'yi aştı; CO ve H2 kaçaktan sonra 60 saniye içinde yaklaşık 1000 ppm'e ulaştı ve 100 saniyelik pencere sonunda hâlâ artıyordu.
5. H2 hızla yükseldi ve kapalı kabinde çatı altında büyüyen yanıcı bir tabaka oluşturdu.
6. Üstü açık kabinde yan izleme noktalarında tepe sıcaklık ve tepe CO ve H2 konsantrasyonları kapalı kabine göre %80'den fazla düştü.

Tasarımda kullanımı

• Depolama kabini tasarımında üst kısımda yüzdürme ile çalışan tasarlanmış bir havalandırma veya tahliye yolu tanımlayın; kapalı kabinde H2 çatı altında yanıcı tabaka oluşturduğu için gaz ve ısı birikimini kontrol edin.
• Gaz algılayıcılarını kabin tavanına yakın (H2 biriktiği yer) konumlandırmayı değerlendirin ve algılama alarmını havalandırma ve patlama koruma mantığıyla birleştirin.
• Bu çalışmanın homojenleştirilmiş blok ve tek hücre varsayımını bilerek, sonuçları ölçü sırası etkisi olarak kullanın ve gerçek kabin için test ve patlama tahliye analizi isteyin.

Kimler okumalı

Ticari ve endüstriyel batarya kabini ve BESS konteyneri havalandırma ve patlama koruma tasarımı yapan mühendisler.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş
2. 2. Model açıklaması (2.1 Fiziksel model ve dedektör konumları, 2.2 Yönetici denklemler, 2.3 Sınır koşulları, 2.4 Izgara analizi)
3. 3. Sonuçlar ve analiz (3.1 Kapalı kabinde yangın yayılım davranışı: yangın yayılım özellikleri, gaz dağılımı analizi; 3.2 Üst kapağı olmayan kabinde yangın yayılım davranışı)
4. 4. Sonuçlar

İlgili standartlar

• NFPA 855
• NFPA 68
• NFPA 69
• UL 9540A

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Wei Lin; Lingcheng Zeng; Junyu Liu; Zhiying Ding

Yayıncı

Batteries (MDPI AG)

Yıl

2026

Cilt

12

Sayı

7

Sayfalar

250

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/batteries12070250

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye