锂离子电池火灾危险性及相关研究进展_司戈
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电动汽车动力锂电池火灾危险性分析摘要:电动汽车动力锂电池可能会因为热失控或其他风险隐患引发火灾事故,从而释放出有毒、有害气体,对周围环境和设施设备的安全性造成不利影响,甚至危害人身安全。
因此,在其使用过程中,应该重点考虑如何消除危险性隐患,预防火灾发生,在设备研发、生产环节应加大力度,开发先进的技防措施,通过先进的预警系统、救灾系统等,在发生火灾时维护设备安全性,从根本上防范安全隐患风险或其他问题。
关键词:动力锂电池;热失控;火灾危险性;灭火预防引言在我国扎实推进碳达峰碳中和重大战略决策,贯彻落实新能源汽车道路的背景下,电动汽车行业已经成为国家重点扶持的战略新兴产业,在能源机构改革、环境保护方面具有重要意义。
近几年来,电动汽车在实际应用中经常出现火灾事故问题,容易引发生命财产安全事故,使人们对电动汽车使用的安全性产生顾虑,电动汽车的推广受到一定影响。
1 锂电池在电动汽车的应用和安全状况由于动力锂电池能量密度高、寿命长、无记忆效应、自放电率低、无环境污染等特点,在电动汽车中得到了广泛的应用。
按照《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,到2025年,新能源汽车销售占比将达到20%,而2020年,新能源汽车销售占比为5.4%。
中国的锂离子电池行业在过去的20多年里得到了快速的发展,逐渐成为全球最大的生产强国。
随着磷酸铁锂、镍钴铝三元锂、镍钴锰三元锂电池的大规模商品化,加速了电动车的普及和应用。
锂电池起火,是因为锂电池短路,电流在一瞬间被释放,产生的热量会瞬间破坏电池的化学系统,从而导致电池内的温度和压力迅速升高,最后导致电池的燃烧和爆炸。
根据近年的统计,大多数的意外事件都是因为锂电池本身的热失控,其中包括在静止状态(未充放电)、行驶时(放电)和充电时,以及极少数因外部热源、碰撞和控制线路故障而导致的意外。
2 锂电池电动汽车火灾预防及救援2.1 防涉险电动汽车的电池组多数都符合IP67防水、防尘的技术标准,把电池组浸泡在清水里没什么影响。
锂离子电池储能消防安全探讨2020.4.24 杭州一、锂离子电池储能消防安全现状预防为主,防消结合!锂离子电池火灾特性储能系统消防安全设计标准消防系统安全管理……锂离子电池燃烧特性名称闪点(℃)名称闪点(℃)EC160DMC16 DEC31EMC21 NMP95C E 类为主的复合型火灾燃烧特性:◆无需外部火源;◆反应速度快;◆发烟量较少;◆电解液泄露较为少见;◆燃烧温度高;◆灭火困难;◆通常伴随内容物飞出。
三元体系NCM 磷酸铁锂体系LFP 燃烧特性:◆需要外部火源(点火能)才能引发火灾◆反应速度较缓;◆发烟量巨大,应关注烟气毒性;◆扑灭明火容易,但不能终止电化学反应;◆有发生爆炸的可能。
C E B 类的复合型火灾磷酸铁锂电池逸出气体成分三元锂电池样品逸出气体成分电化学反应气体火灾爆炸风险本质不安全GB 12268-2012《危险货物品名表》,锂离子电池属于第九类危险品,第九类为杂项。
GB50016《建筑设计防火规范》中未明确锂离子电池的火灾危险类别。
储能电站消防系统安全出口标志/应急灯悬挂式/柜式气体灭火系统烟雾式火灾报警适用性?二、需要什么样的消防系统?——事故的容忍度普通火灾的扑救时间一动力电池临时仓库发生火灾(过火面积约20m2),消防部门3:40接警,3分钟内到达现场,至凌晨6:00才将明火扑灭,至10:00清理完余火,归队。
处置时长约6小时20分。
快速排烟是电池厂房火灾扑救的重点。
持续供水电池厂房火灾扑救的关键。
☐热值高☐烟雾大☐能见度低☐处置时间长极早期、早期发现电池热失控是电池火灾处理的关键!技术手段——火灾报警系统——视频监控系统运输箱TBK200必须装填5厘米厚的蛭石(如图7至图9)将蓄电池放入运输箱中并保证足够(> 5 厘米)的间距(如图10,11),然后将运输箱中填满蛭石(如图12)。
> 5 厘米> 5 厘米> 5 厘米> 5 厘米图7 图8 图9 图10 图11 图12 封闭TBK200运输箱-放置好盖板后必须锁好四个偏心锁并用安全挂钩锁定(如图14)-然后必须使用二十枚M8x20 锁紧螺栓并以10 至15 牛米的力矩拧紧M8锁紧螺栓带有安全挂钩的偏心锁图13 图14隔离是处置早期热失控电池关键!锂离子电池储能消防安全需要系统的解决方案!储能系统消防安全系统选址与平面布局防火分区火灾报警自动灭火系统防排烟系统防爆装置应急疏散应急预案安全管理防火间距灭火救援设施……总结:☐系统化的思维;☐针对性的设计;☐足够充分的验证;☐全行业的合力。
锂离子电池火灾的危险性及处置研究发布时间:2021-12-21T06:34:26.631Z 来源:《防护工程》2021年26期作者:谷天培[导读] 随着传统自然资源的日益枯竭以及造成的环境污染,能源问题已成为制约人类发展的重大瓶颈。
而具有能量高、使用寿命长、自放电率低等优点的锂离子电池适应了发展的需要,对缓解能源环境问题具有积极作用。
但就锂离子电池当前实际情况而言并未达到本质安全要求。
从结构上分析锂离子电池,大量能力被存储与密闭空间中极具危险性谷天培河北省保定市唐县向阳大街消防救援站河北保定 071000摘要:随着传统自然资源的日益枯竭以及造成的环境污染,能源问题已成为制约人类发展的重大瓶颈。
而具有能量高、使用寿命长、自放电率低等优点的锂离子电池适应了发展的需要,对缓解能源环境问题具有积极作用。
但就锂离子电池当前实际情况而言并未达到本质安全要求。
从结构上分析锂离子电池,大量能力被存储与密闭空间中极具危险性。
因为电池一旦处于短路、过热、挤压等条件下,无疑滥用锂离子优势,在特点情况下受热能影响引发电解液与电极产生链式反应,出现热失控问题,进而引发大规模火灾事故。
基于此,文章首先分析了锂离子电池的起火原因及特点,然后提出了具体的处置措施,以供参考。
关键词:锂离子电池;危险性分析;处置措施1锂离子电池起火原因 1.1热失控发生机制动力锂离子电池充、放电循环作为电动汽车使用过程,其在运动中会在内部产生极为复杂的化学反应。
而负极表面SEI膜具有热稳定特定,受温度限定影响达到临界点会发生热分解现象。
而负极裸露多是因SEI膜造成的,其裸露面与电解液直接接触所产生的还原反应不仅剧烈还伴随可燃气体与热大量释放。
当电芯温度达到190℃左右时多是由于SEI膜分解释放的热造成的,而这也是正极分解的主要原因。
原子态氧在正极分解中被快速释放,高活性的院子态氧是导致电解液直接剧烈氧化分解的根源,进而导致电芯在短时间内积聚大量的热。
浅议锂离子电池火灾事故危险性及火灾预防对策郭志刚【摘要】近年来,锂离子电池发展迅速,珠三角地区有上百家锂离子电池生产厂家.由于锂离子电池的生产过程条件要求苛刻,电池内部结构材料具有特殊性,稍有不慎,可导致充电后续工序发生爆炸火灾事故发生,造成重大的财产损失和人员伤亡.通过东莞市凤岗镇一起造成亡5人的锂离子电池工厂火灾案例,阐述锂离子电池的分类、原理,对日常工作生活中接触到的锂离子电池的生产、储存、使用等环节的火灾预防和事故扑救都有积极的引导意义.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)014【总页数】2页(P216-217)【关键词】锂离子电池;火灾;危险性;对策【作者】郭志刚【作者单位】广东省东莞市公安消防支队高埗大队, 广东东莞 523000【正文语种】中文【中图分类】X932锂离子电池由于具有能量密度大、输出电压高、循环寿命长、环境污染小、无记忆性等优点,已经在小型电子设备中得到广泛应用,同时也在电动自行车、电瓶车和电动汽车和混合动力汽车等无限拓展使用空间。
然而锂离子电池受环境因素影响、受到撞击或是本身质量问题等极易发生泄漏、冒烟、放气等现象,严重甚至发生燃烧或爆炸。
手机锂电池在充电或使用中发生爆炸事故也不时见诸报端,而电动车充电过程中发生的锂电池火灾造成的人员伤亡也不在少数。
作者仅以东莞市凤岗镇一起较大亡人火灾事故来分析锂离子电池火灾危险性和家庭、工业锂离子电池生产和使用过程中火灾预防对策。
2014年11月19日19时01分许,东莞市凤岗镇黄洞村科技路46号B栋五楼东莞市今明阳电池科技有限公司发生较大火灾,过火面积约200平方米,火灾烧损厂内设备及物品一批,造成5人死亡,直接经济损失约9751850元。
起火建筑位于东莞市凤岗镇黄洞村科技路46号,为一栋五层的钢筋混凝土结构工业厂房,建筑占地面积2996.21平方米,建筑面积15167.72平方米,2012年建成投入使用后,由业主方东莞市安科实业有限公司将厂房分租。
锂离子电池火灾危险性的实验研究摘要:采用锥形量热仪,研究不同辐射强度和荷电状态下锂离子电池的火灾危险性,获得热释放速率、点燃时间和总放热量等参数,根据锂电池的工作原理修正总放热量,并对火灾增长指数、热释放速率和点燃时间等多种火灾危险性评价参数进行分析,结果表明:随着荷电状态和辐射强度的增加,热释放速率峰值和火灾增长指数增加,点燃和爆炸时间以及从点燃至爆炸的时间间隔缩短,火灾危险性增大。
关键词:锂离子电池;火灾危险性;热释放速率;点燃时间中图分类号:X924.4,V223 文献标识码:A1引言人类面临的环境污染和能源危机两大问题迫切需要开发绿色环保的可再生能源,锂离子电池(以下简称锂电池)作为一种绿色的高能电源应运而生,其具有能量密度高、开路电压高、重量轻、循环寿命长等优点[][1],目前已经广泛应用于便携式电子设备、汽车工业和航空业等领域,但其在热扰动(高温)、电滥用(过充、过放)以及机械应力(碰撞或震动)等条件下,其内部会发生自加热的放热反应,释放出大量的热量和可燃性气体,使其内部压力剧增,进而导致锂电池火灾或者爆炸事故的发生。
关于锂电池发生火灾或者爆炸事故的报道频频见于各大新闻,例如,2010 年 9月3日,美国联合包裹服务公司运营的一架波音747-400 型货机在迪拜起飞后不久坠毁,两名飞行员死亡,起因是81000块锂电池在空运过程中因过热起火;2013年的3起波音787“梦幻”客机锂电池起火事件;从2016年8月24日到9月初,全球爆出至少35起由于过热导致的Samsung Galaxy Note7爆炸事件,这些事故给人们的生命和财产安全带来很大的威胁,因此亟需开展锂电池火灾危险性的研究。
国内外学者对锂电池的火灾危险性进行了相关研究。
美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration, FAA)的研究者[][2,3]分别将单个或批量锂电池暴露在外部热源(辐射或明火)下,进行小尺寸和全尺寸的(B727飞机货舱)火灾实验来测试锂电池的燃烧特性,得出一个相对较小的火源足以使锂电池发生自燃,而目前飞机上使用的灭火剂不能熄灭锂电池火灾。
锂离子电池热失控与火灾危险性分析及高安全性电池体系研究锂离子电池热失控与火灾危险性分析及高安全性电池体系研究随着科技的不断发展,锂离子电池作为一种高能量密度的电力源得到了广泛应用,尤其是在移动通信领域和电动车领域。
然而,锂离子电池在使用过程中存在着一定的安全风险,特别是其热失控和火灾的危险性引起了人们的关注。
因此,研究锂离子电池的热失控机制并提出高安全性电池体系已成为当今能源研究的重点之一。
首先,我们来分析锂离子电池热失控和火灾的危险性。
锂离子电池的热失控是指在极端条件下,电池内部的温度迅速上升并进一步引发热反应,导致电池的结构损坏。
这种热失控的原因可以归结为热失控源和热失控路径两个方面。
热失控源包括电池内部的热点、缺陷以及外部因素的干扰等,而热失控路径主要由于电池内部的热量传导、热辐射和热对流等方式引起。
在热失控的基础上,锂离子电池面临火灾的危险。
当电池内部的温度超过一定程度时,电解液中的有机溶剂会产生热分解,不仅会产生大量的热能,还会产生可燃气体、有毒气体和易燃液体,进而加剧火势的蔓延。
此外,电池的结构损坏还可能导致电极材料与空气中的氧气相互反应,进一步扩大火灾的范围和危害。
为了解决锂离子电池的热失控和火灾问题,研究人员提出了一系列的高安全性电池体系。
例如,采用非可燃性电解液来替代传统的有机溶剂电解液,降低了电池的燃烧性能。
同时,还可以改变电池结构,将火灾蔓延的速度减缓到安全的程度。
此外,还可以引入温度传感器和控制系统,通过及时检测和调节电池温度,降低热失控和火灾的风险。
此外,研究高安全性电池体系还需要从电池材料和制备工艺两个方面进行。
首先,需要研究和开发新型的电池材料,具有良好的热稳定性和高安全性。
例如,通过改变电池正负极的材料组成和结构设计,可以提高电池的热失控温度,并降低热失控的危险性。
其次,制备工艺的改进也是关键。
精确控制电极材料的浓度、厚度和铺展方式,能够增强电池的热传导和热辐射能力,从而提高电池的热失控抵抗能力。
锂离子电池火灾危险性初探作者:庄军来源:《消防界》2021年第20期摘要:蓄电池广泛运用于各类电子设备中,从以前的铅蓄电池到现在的锂离子电池,不仅电池的体积变小了,储存的电量却变多了,为人民生活带来了极大的方便。
近年来,锂电池发展迅速,但起火爆炸导致的火灾事故时有发生,比较典型的锂电池电动自行车火灾,造成人员伤亡,给人民生命财产安全造成较大威胁。
笔者从锂离子电池构造入手,就过充、锂枝晶、外界撞击及隔膜缺陷等方面分析锂电池火灾风险,在研发和使用领域提出解决方案。
关键词:锂离子电池;火灾危险性;解决方法一、锂离子电池火灾案例2012年,埃塞俄比亚航空的波音787飞机在希思罗机场发生火灾,起火的原因为飞机内锂电池短路。
2019年6月11日,云南省大理古城内一处民房发生火灾,6人不幸遇难。
经调查,火灾原因是锂电池在充电过程中起火蔓延成灾。
2020年7月8日,上海闵行区东川路811弄文馨苑15号一门面店发生火灾。
经调查,起火原因系电动自行车锂离子蓄电池在充电过程中发生故障,引燃周围可燃物扩大成灾并造成2人死亡。
2020年10月10日6时59分,上海市浦东新区塘桥新路一门面店发生火灾。
此次火灾导致该店铺3人遇难,2人受伤。
起火原因系电动自行车锂电池在充电过程中故障起火引发火灾。
2021年1月25日,北京市一民房发生火灾,导致一对年轻的夫妻身亡。
经调查,原因为携带电动自行车蓄电池回家充电所致。
上述火灾的起火源均为锂离子电池。
二、锂离子电池的构造和工作原理锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。
正极层和负极层紧密地卷在一起。
各层之间用绝缘体隔开。
正极和负极都浸在电解液中。
锂离子电池是以碳材料为负极,通常是石墨;以含锂化合物为正极,没有金属锂,只有锂离子。
锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池,其工作原理是利用电子的得失和锂离子的迁移聚集来实现电能的存储。
当电池充电时,锂离子在电池的正极上产生,产生的锂离子通過电解液移动到负极。
锂离子电池热失控与火灾危险性分析及高安全性电池体系研究近年来,随着电动汽车和可穿戴设备等电池需求的增加,锂离子电池作为一种高能量密度的电源得到了广泛应用。
然而,随着电池的快速发展,其潜在的热失控和火灾风险也引起了人们的关注。
锂离子电池的基本结构由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极一般采用锂化合物,如LiCoO2或LiFePO4等,而负极则是碳材料,如图示。
锂离子在充放电过程中通过电解质和隔膜来进行离子传输,完成电能存储和释放。
然而,当外界因素如过热、电池过充、外力损伤等引起电池的热失控时,电池内部会产生剧烈的化学反应,导致电池温度升高,进而引发火灾。
这主要是因为锂离子电池在过热条件下电解液的挥发物和活性材料的分解产生易燃易爆的气体,以及电极与电解液的反应可导致剧烈的放热反应。
一旦电池过热,火灾很可能发生并扩散。
为了减少锂离子电池的热失控和火灾危险性,研究人员提出了一系列的解决方案。
首先,改进电池材料的热稳定性是关键。
通过优化电解液的成分和结构,改善正负极材料的热传导性能,使电池在高温下能够保持相对稳定的状态,从而减少热失控的风险。
其次,改良隔膜的热稳定性也十分重要。
研究人员通过在隔膜中引入一些抑制火焰蔓延的材料,如纳米粒子,来提高隔膜的阻火性能。
此外,开发新型高安全性电池体系也是一种解决方案。
研究人员提出了采用固态电解质的全固态锂离子电池,由于固态电解质的热稳定性更高,可以有效降低火灾的风险。
值得注意的是,虽然上述解决方案可以减少锂离子电池的热失控和火灾危险性,但其研发和实际应用仍然面临一些挑战。
首先,新材料的开发和商业化仍然需要时间和技术的支持。
其次,提高新型电池体系的性能和稳定性是一个长期的研究课题。
在解决这些挑战的同时,各方应积极加强对锂离子电池的安全监管和防控措施,保障生产和使用的安全。
总之,锂离子电池的热失控和火灾是一个严峻的问题,对人们的生命财产安全带来了潜在的威胁。
因此,通过改善电池材料的热稳定性,改良隔膜的阻火性能,开发新型高安全性电池体系等措施,可以有效降低锂离子电池的火灾危险性。
锂电池储能系统的火灾特性分析及扑救要点作者:胡东烨金泽来源:《时代汽车》2024年第01期摘要:随着中国经济的持续增长,对电力的需求逐年上升。
当前,中国不仅是全球最大的锂电池生产基地,还是第二大生产和出口国。
锂电池储能系统在电力储存中的应用日益广泛,但对于这些系统的火灾扑救技术,国内外尚无明确有效的方案。
本文首先简介锂电池储能系统,然后分析其运行中的火灾风险,探讨相关案例、原因和特点。
最后,本文讨论了扑救策略和安全防护,为未来的研究和预防提供参考。
关键词:锂离子电池储能系统火灾危险扑救措施随着可再生能源的快速发展和智能电网技术的不断进步,储能系统成为了现代电力系统不可或缺的组成部分。
在众多储能技术中,锂离子电池因其高效率和可靠性而广受关注。
然而,随着其应用的普及,安全问题,特别是火灾风险也逐渐显现。
1 锂离子电池储能系统目前,储能技术是中国电力工程和智能电网系统的关键技术之一。
储能技术主要分为化学储能、物理储能和电磁储能。
特别是电化学储能技术,因其高能量密度、高综合效率、短建设周期和广泛的容量及功率适用性,已成为储能领域的热点。
随着大容量集成技术的成熟和成本降低,电化学储能有望在电力系统的多个方面发挥重要作用,如削峰填谷、频率和电压调节等。
同时,它也是构建“安全、经济、高效、低碳、共享”的现代电力能源体系中不可或缺的技术。
锂电池储能,作为大规模“电力储存地”,不仅支持清洁能源,还通过电池管理系统(BMS)等技术显著减少了系统体积。
然而,我国在锂离子电池储能技术应用方面,仍面临火灾事故的安全隐患,这需要行业内部和相关部门高度重视并加强防范。
2 锂离子电池储能系统充电过程中的火灾危险性2.1 锂离子电池储能系统充电过程中发生火灾危险的相关案例2015年4月,深圳一辆纯电能客车在充电过程中起火。
主要由于常见的蓄电池控制电路故障和无法断开充电接触器而造成蓄电池长时间持续过充电,最后起火。
2016年5月,江苏启东某生产间内的锂电池出现连环爆炸。
锂离子电池热失控危险性研究进展摘要:新能源电动汽车凭借其运行过程智能化高、环保性好成为汽车领域技术发展的热点之一,有望取代传统的燃油汽车。
与此同时,新能源汽车燃爆事故屡有发生,事故呈现多发性、严重性和易复燃等特点,其起火源大多为锂离子动力电池。
锂离子电池单体事故会依次经历电池内部连锁化学反应、电池热失控气体释放、电池燃烧或爆炸。
对于电池模块/电池包而言,其内部还会发生热失控传播。
与其他火灾事故一样,锂离子电池事故也会产生一些有毒有害气体,对人体健康造成危害。
关键词:锂离子电池;热失控;危险性;措施1热失控气体锂离子电池热失控气体为混合气体,想要对热失控气体的危险性进行研究,首先要掌握气体成分组成及含量。
研究方法大多是在密闭空间内引发锂离子电池的热失控,再将气体从容器中导出,然后进行检测分析。
针对过充、过放和短路等3种工况下的锂离子电池热失控气体收集,设计了收集装置并对可行性进行了分析,同时通过实验验证了可操作性。
对以LiCoO2/Li(Ni0.50Mn0.25Co0.25)O2、Li(Ni0.45Mn0.45Co0.10)O2和LiFePO4为正极材料的18650型商用锂离子电池进行外部加热诱发的热失控实验。
利用气相色谱仪对气体组分进行分析,实验测得气体释放量高达0.27mol。
对以Lix(Ni0.80Co0.15Al0.05)O2和LixFePO4为正极材料的两种18650型电池在不同荷电状态(SOC)下进行23次热失控实验,采集并分析热失控气体样品,认为:与以LixFePO4为正极材料的电池相比,以Lix(Ni0.80Co0.15Al0.05)O2为正极材料的电池热失控气体中CO2和H2占比更高;SOC较高的电池会产生更多的气,气体组分随着SOC的变化而变化;CO2随着SOC的增加而减少,H2和CO则相反。
通过加速量热仪(ARC)诱发18650型锂离子电池热失控,并收集检测热失控气体,结果表明:热解气体主要成分为CO2,其次是CO、C2H4和H2。
锂离子电池热失控行为及火灾危险性研究综述
周志钻;王博轩;宋露露;杨立中
【期刊名称】《消防科学与技术》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】锂离子电池作为一种高效清洁的储能载体,因其能量密度高、自放电低、充电快、循环寿命长等优点在实现碳中和目标中发挥着重要的作用。
然而,由于锂离子电池材料的活泼性和电解液的可燃性,其在滥用条件下极易发生热失控,大量热量和可燃气体的产生会进一步造成火灾甚至爆炸事故。
锂离子电池潜在的安全问题和高火灾风险在一定程度上限制了其在新能源汽车和电化学储能系统中的大规模应用。
本文针对锂离子电池的热失控及火灾问题,梳理了热诱发下锂离子电池热失控行为特性的相关研究现状,总结了从锂离子电池内部材料的反应特性到锂离子电池单体的热失控行为,再到电池模组的热失控演变特征的研究进展,进而分析了锂离子电池热失控及其传播的抑制技术,并给出研究建议及展望。
【总页数】8页(P605-612)
【作者】周志钻;王博轩;宋露露;杨立中
【作者单位】中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.8;X932
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锂离子电池火灾危险性及相关研究进展
司戈;王青松
【期刊名称】《消防科学与技术》
【年(卷),期】2012(031)009
【摘要】概述锂离子电池的概念、特点和技术发展.总结国内外的典型锂离子电池火灾案例,在此基础上分析锂离子电池在使用、运输和回收领域存在的火灾危险,重点是车用锂离子电池的火灾危险.综述目前国际、国内开展锂离子电池消防安全研究的主要机构、研究工作的基本情况、重点方向和阶段进展.
【总页数】3页(P994-996)
【作者】司戈;王青松
【作者单位】公安部消防局,北京100054;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽合肥230026
【正文语种】中文
【中图分类】X913.4;U469.72;TM911
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