Page 20 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 李 刚，等： 锂离子电池环境的建构物泄爆研究 第 9 期

膜层数为单层时，测得 p sta t 分别为 0.36、0.24、0.18、0.12 和 0.06 MPa，并得到在同一泄爆口径下不同泄爆
装置层数 n 的压力与单层膜成倍数关系。

图 3 泄爆装置实物图
Fig. 3 Physical drawing of the explosion venting device

1.6

D=10.5 mm p stat =0.36n
1.4 D=15.0 mm
D=21.2 mm
1.2 D=30.0 mm
1.0 D=60.0 mm p stat =0.24n
p stat /MPa 0.8 p stat =0.18n
0.6
p stat =0.12n
0.4
0.2 p stat =0.06n

0 1 2 3 4
n
图 4 不同泄爆口径和泄爆膜层数 n 下泄爆装置静态动作压力
Fig. 4 Static operating pressure of the venting device under different venting diameters and explosion-venting membrane layers

2 结果与分析

2.1 确定危险工况
NCM 电池热失控喷射的杂混物主要是 BVG 和电极材料，其中电极材料中具有可燃爆性质的主要
是石墨粉尘。由前述研究 [12] 可知，密闭空间内 BVG 气体浓度较低时，氧气较富足，杂混物的 p ma x 和
(dp/dt) ma x 较 BVG 气体均有提升，但是在当量浓度附近时，氧气的不足对杂混物爆燃的剧烈程度有抑制作
用，导致 p x 和 (dp/dt) x 较纯气体爆炸略有下降。然而，泄爆时的压力变化规律可能与密闭空间内的情
ma ma
况有所不同。本研究针对 BVG 气体及其与石墨粉尘所形成的杂混物的泄爆压力进行分析，以此确定危
险工况。
首先，需测定纯 BVG 气体的最危险爆炸浓度。在石墨被吹起形成粉尘云的过程中，爆炸容器内部
产生湍流，为了实验的一致性，在评估纯 BVG 气体和 BVG-石墨粉尘两相体系的爆炸危险性时，选取密
闭空间内湍流态下 BVG 气体爆炸特征作为对比。实验测得的湍流态下不同体积浓度（体积分数）的

BVG 气体爆炸压力 p ma x 和压力上升速率 (dp/dt) max ，如图 5 所示。结果表明：BVG 爆炸压力 p ma x 和爆炸压
力上升速率 (dp/dt) x 随体积浓度的变化趋势相同，均在 BVG 体积浓度为 29.0% 时到达最大值，最大爆
ma
炸压力 p x 为 0.64 MPa，最大压力上升速率 (dp/dt) x 为 68.7 MPa/s。因此将 29.0% 的 BVG 体积浓度定
ma ma
义为最危险爆炸浓度，也即当量浓度。

其次，需测定在设置有不同泄爆口径的泄爆装置时，BVG 气体与不同浓度的石墨粉尘所形成的杂混

091501-4