研究热失控残留物的物理化学特性与土壤有机碳（SOC）之间的相关性，以应用于火灾调查

《Process Safety and Environmental Protection》：Investigation of the Correlation Between Physicochemical Characteristics of Thermal Runaway Residues and SOC for Fire Investigation Applications

　　

Jingyu Zhao|Shiping Lu|Xinrong Jiang|Jiajia Song|Kexin Xing|Feijuan Yang|Chi-Min Shu

摘要

基于自主研发的锂离子电池热失控故障模拟平台，本文系统研究了不同充电状态（SOC）下的18650锂离子电池热失控残留物的物理和化学特性，并构建了“痕迹特征-充电状态”相关模型。实验结果表明，随着SOC的增加，电池残留物的外观形态变得更加严重，微观结构显著松弛，内部孔隙率和分形维数呈指数级增长。通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱（EDS）、X射线衍射（XRD）和工业CT等多尺度表征技术，提取了12个关键特征参数，以揭示热失控过程中正极材料结构崩解、铝箔熔化和气体释放的演变过程。主成分分析（PCA）显示，前两个主成分的累积方差贡献率为91.153%，其中PC1（73.84%）主导了热力学和结构演变，PC2（17.31%）与化学机制相关。基于综合评分模型，有效区分了低（0-25%）、中（25-75%）和高（75-100%）SOC状态，为锂离子电池火灾的可追溯性提供了定量依据。