(1)一手创立陶氏杜邦农化公司的反应危险品安全部,建立两个全新测试中心,培训过3位反应安全专家和6位实验分析员,2017.8-2022.3
(2)创立联合国新运输法规要求的“单体自加速聚合温度” (SAPT)的恒温热量仪测试的新方法,2015.1-2017.12,主持
(3)修订ASTM E537(差分扫描量热仪DSC的热安全测试标准),ASTM E1981(绝热加速量热仪ARC的热安全测试标准)和ASTM E680(爆炸品压敏测试标准),2019.10-目前,主持
(4)重点研发课题,典型危化品工艺反应失控机理与全流程仿真分析,主持
(5)上海市生态环境局,上海市生态环境执法与应急管理效能提升技术支撑体系研究,主持
华理反应安全中心通过引入国外先进的反应安全技术,同时紧密结合我国化工行业安全现状,拟形成一套符合我国国情的化工过程全流程反应安全风险评估技术和风险管控方法,为化工过程安全生产、危化品事故防范和应急管控提供关键技术支撑。本中心将主要围绕化学品实验室安全、危险化学品反应安全、化工过程全流程反应安全和电池热安全等领域,进行相关测试仪器开发、模拟仿真软件开发、安全数据库开发,以及风险评估方法研究等。该反应安全中心已结题项目包括:主持修订的ASTM E537-24标准发表见刊、上海市公安局科学技术发展基金项目(2022007)TNT爆炸热量的DSC测试方法、国内外首次提出适合连续流反应器的反应安全风险评估方法;在研项目包括:HZY专项某ZY产线工艺安全风险评估研究、重点研发项目典型危化品工艺反应失控机理与全流程仿真分析、上海市生态环境局项目上海市生态环境执法与应急管理效能提升技术支撑体系研究、企业项目测试化验及安全评估、工艺安全测评技术提升、水处理药剂爆炸事故起因的实验验证、聚合物热稳定性测试等;
(1)化工过程安全评估能力:以陈继章老师为代表的华理安全评估团队长年从事上海各化工公司的安全评估工作,华东理工大学曾是第一类和第二类业务范围的安全评价甲级证书机构。
(2)反应安全风险评估能力:以盛敏老师为代表的华理反应安全风险评估团队具备国际领先的反应安全技术,在过去的一年里已申请获得国防军工HZY专项(500万)和国家重点研发安全专项(260万)各一个。
反应安全中心团队正在开发全球首个化学品热稳定性共享数据库,已完成超过2000各危险化学品的测试(网页已上传1000余份报告),对国内外免费共享这些实验测试的起始温度和分解总能量(英文报告可查询英文版网页)。
华东理工大学的反应安全中心目前已有的科研条件:
(1)反应安全测试仪器(总价值1500万):目前主要仪器有差示扫描量热仪(DSC)6台,微反应量热仪(μRC),绝热加速量热仪(ARC),全自动反应量热仪(RC1),紧急排放处理仪(VSP2)等。
(2)反应过程成分分析仪器:目前已有色谱、高分辨质谱联用仪、VOCs在线检测仪、GC-MS、LC-MS、ICP-MS等仪器设备。
(3)事故风险的模拟系统:化工热力学计算数据库(THOR),反应动力学模拟软件(TSS),事故后环境风险与生态安全模拟软件(Phast)等。
锂离子电池在充电、放电过程中会产生大量热量,导致电池内部温度过高,从而可能导致电池内部结构变形,进一步可能引发热失控、火灾或爆炸。目前商业锂电池生产商和锂电池使用商(如新能源电车,锂电储能,电瓶车等)都通过响应的电池热管理系统来防止这类热失控导致的事故发生。但目前锂电池着火、爆炸的事故时有发生,特别是在温度过高(如夏天)。充分说明相应的技术还有待提升。
目前锂电池热管理技术是通过实验测量锂电池充放电时的产热速率,根据该产热速率设计相应的制冷措施(如风冷、液冷或金属模块制冷)。而目前实验测量锂电池充放电时的产热速率依赖绝热加速量热仪做产热速率测试,该仪器测量时将温度传感器紧贴电池表面,这操作直接导致产热时温度测量误差很大,从而导致产热速率测量不准,进一步可能导致电池热管理系统的设计量不够,从而出现时有发生的锂电池着火、爆炸的事故。
本研究将结合AI人工智能模型,来根据测试的某生产商的某型号锂电池,在不同充电量下,在完成标准充放电测试后,采集多组不同健康状态、不同温度、不同倍率下的电池电压、电流、温度时序数据。并拆解电池获得分别正极、负极、电解液等材料,利用化学品热稳定性分析方法,研究各材料的分解反应特征,并基于实验数据,获得其分解反应动力学模型。
同时,获得锂电池的动力学模型后,可结合收集到的时序数据,构建一个LSTM神经网络模型。该模型的输入是过去一段时间窗口内的电压、电流、温度序列,输出是当前时刻的SOC值。进阶任务可以增加对电池健康状态(SOH,可用容量的衰减程度)的估算。
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