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動力鋰離子電池起火的原因及特點

  • 2019-12-13 16:08
  • 來源:存能電氣

摘要:鋰離子電池著火是一個非常不尋常的情況,但當它發生時,它會引起強烈的反應,并造成大量的曝光。

【電車資源 行業資訊】鋰離子電池火災事故在世界各地時有發生。鋰離子電池著火是一個非常不尋常的情況,但當它發生時,它會引起強烈的反應,并造成大量的曝光。鋰離子電池系統安全性問題表現為3個層次,即“演變”、“觸發”與“擴展”。從這三個層次出發,提出有效的事故防范措施和安全性監控措施。

動力鋰離子電池起火的原因

作為純電動汽車的能量來源,鋰離子電池起火的主要原因主要是電池過熱而造成的熱失控,這種過熱在電池充放電過程中最容易發生。由于鋰離子電池自身具有一定的內阻,在輸出電能為純電動提供動力的同時會產生一定的熱量,使得自身溫度變高,當自身溫度超出其正常工作溫度范圍間時將會損害整個電池的壽命和安全。

引起熱失控的原因:

第一類是動力電池外部因素。如果電池所處的環境溫度過高,電池散熱不好,或者內部卷得不好,導致電池散熱不通暢。此外,還有一種情況需要企業特別注意,就是電池脊柱有時候能把熱引進去,電池的金屬脊柱有銅的,有鋁的,導熱性都比較好,“電路中有某些高熱源的元器件,一定要離電池脊柱遠一些,讓熱量充分發揮。”邱新平補充。

第二類是動力電池內部因素。一是微短路,微短路有兩種情況,一種是電池工藝中的短路,包括毛刺;另一種是使用過程中的短路,這些都會引起微短路,導致電池局部溫度高于熱失控溫度,從而產生熱失控現象。

三是動力電池過充電,過充以后會降低材料的熱失控溫度。“像電池在使用中后期的容量已經衰減了,這時候電池本身就已經處于過充狀態,熱失控溫度自然會下降。”邱新平指出。

四是電解質用量,如果用量過多,爆炸的危害性會很大,火焰噴得很高很遠,所以要嚴格控制電解質用量。

動力鋰離子電池起火的特點

1.著火速度快、持續時間長

根據NFPA(美國消防協會)的實驗,火勢僅僅數秒鐘的時間就在動力鋰離子電池模塊內快速的蔓延,持續約27min。

2.燃燒溫度高

動力鋰離子電池燃燒的一大特點是溫度高,根據NFPA的實驗,燃燒中電池外部最高溫度可達283-1090攝氏度,電池內部的溫度可達572-1121攝氏度,如此高的溫度足以引燃電池模塊內部和汽車內的其他可燃材料,產生更大的火災。

3.撲滅困難

對于動力電池而言,大部分燃燒反應發生在電池外殼內部,電池外殼阻礙了滅火劑發生作用,在實踐中動力電池火災的撲滅時間往往超過了消防員所攜帶的氧氣瓶的供氧時間,對消防員的人身安全構成了一定的威脅。

4.長時間自燃而爆炸

鋰電池能夠自燃,隨后會因為過熱而發生爆炸。產生過熱的原因包括電短路,快速放電,過度充電,制造缺陷,設計不良或機械損壞等等。過熱會導致”熱失控”過程的產生,也就是電池內部的放熱反應會導致電池內部溫度和壓力以很快速率上升,從而將能量浪費掉。

總結:對于鋰離子電池,熱失控是最嚴重的安全事故,鋰離子電池熱失控一旦發生,很難終止其反應,可在熱失控發生初期進行階段性預警,可以采取不同防護手段抑制熱失控的傳播,如強化電池冷卻系統、覆蓋隔熱層、隔絕空氣窒息作用等。

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