煤矿井下锂离子蓄电池热失控燃爆风险防控技术研究现状与挑战
姚勇征1
王奕渊2
周福宝3
1.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京 100083;中国安全生产科学研究院,北京 1000122.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京 1000833.中国安全生产科学研究院,北京 100012;中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州 221116
摘要：在"双碳"背景下,锂离子储能电池、信息技术与煤矿深度融合的能源电子产业蓬勃发展,2024年前4个自然月,MA"锂"相关认证同比增长94％,煤矿井下锂离子蓄电池应用新业态孕育而生.新业态为煤炭绿色转型带来了发展机遇的同时,新风险也随之而来.锂离子蓄电池作为一种高能物体,本质上仍存在火灾或爆炸风险,一旦锂离子蓄电池在煤矿井下受限空间发生热失控,灾害后果不堪设想.为保障煤矿井下锂离子蓄电池安全运行,电池被放置在1～2cm厚高强度钢板制成的防爆外壳内部,且设置了较大的冗余空间容纳热失控产生的气体,但由于设备的续航能力受限,锂离子蓄电池应用于大型辅助运输和开采设备进程受到影响.为降低煤矿井下锂离子蓄电池热失控风险,提高设备续航能力,推动煤矿井下锂离子蓄电池向纵深发展,研究聚焦煤矿井下大容量锂离子蓄电池安全问题,剖析了煤矿井下锂离子蓄电池热失控机理、安全评价与管理、监测预警、电源结构与功能设计、充电与换电安全和应急处置6方面的研究现状及不足,提出了包括典型场景下锂离子蓄电池燃爆与煤矿灾害之间的耦合孕灾机制、适用于煤矿井下的高安全性锂离子蓄电池、煤矿井下锂离子蓄电池热失控超前预警技术与监控策略、煤矿井下锂离子蓄电池电源高强度阻燃隔爆与轻量化设计、煤矿井下锂离子蓄电池智能化安全充电与换电技术装备和煤矿井下锂离子蓄电池热失控燃爆灾害快速控制技术等6项亟需解决的关键问题,期望为解决新业态下的锂离子蓄电池安全问题和续航能力不足问题提供指引.
关键词：煤矿锂离子蓄电池热失控安全风险防控
分类号：X45(人为灾害及其防治)
资助基金：国家自然科学基金(52234006)中央高校基本科研业务费自然科学创新培育类资助项目(2024ZKPYAQ05)
论文发表日期：2025-04-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 2158-2174 )
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