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锂电池起火怎么灭火
浏览次数:159发布日期:2019-03-20

 锂电池起火原因,可以划分成两个大部分,自身原因和外部原因。自身原因主要是指自身材料•●、结构热稳定性的好坏,对火灾发生与否的影响;外部原因,指各种滥用手段,引发的锂电池火灾。

 

  锂电池由正极材料,负极材料和电解液组成,这几部分的热稳定性,直接影响着电芯发生热失控的可能性。

 

  负极材料的热稳定性的影响因素

 

  目前应用的负极材料,绝大部分是碳材料。在高温条件下,石墨容易与电解液发生反应,尤其电池荷电量高的状态,LiC6更是能够提升反应的激烈性。

 

  有研究发现,负极开始反应放热的温度起点,与碳材料的颗粒度有关,颗粒越大,其开始反应的温度就越高,也就越安全。同时,不同结构的碳材料参与电解液的反应,其放热量并不相同,石墨就比无定型碳(主要指软碳和硬碳)放热量大。

 

  正极材料热稳定性的影响因素

 

  当前应用广泛的锂电池正极材料,都是锂的化合物。磷酸铁锂,锰酸锂和三元锂,如果泛泛的说,三者的安全性是从高到低排列的。而有人专门对正极材料在这些电池安全性中的影响做了研究。

 

  研究认为,锂的化合物分子式中,锂的含量越高,其热稳定性就越差,开始与电解液反应的温度就越低。有个定量的比较,分子式中各个原子的比例系数,当锂的系数是0.25时,其反应温度为230℃;如果这个数值变成1,其起始反应温度就变成了170℃。此外,如果正极材料中含有除了锂以外的其他金属元素,则含锰元素的正极材料比含镍元素的正极材料热稳定性好。

 

  电解液热稳定性影响因素

 

  电解液可以说是热稳定性问题的核心,它的稳定性直接影响整个体系的稳定性。有人针对电解液的热稳定性做了一些列研究,结果表明:

 

  电解液中的碳酸二甲酯含量越高,其热稳定性越差,越容易与正负极材料发生反应;电解液与越多类型材料相容性差,也就是在较低的温度下可以与多种不同的盐类发生反应,说明它越活泼,其热稳定性就越差。

 

  老化带来的热失控

 

  老化是一个综合的过程,负极SEI膜结构老化,出现破损,引发自生热过程;负极锂枝晶堆积,造成内短路或者遇到高温环境与电解液激烈反应。老化带来的内阻上升,使得热积累出现的概率上升。总的来说,老化与热失控风险存在正相关性。

 

  锂电池着火扑灭的正确方法:

 

  1•●、电池起火后,应及时切断供电电源,从容有序的疏散人员。

 

  2•●、将临近电池箱两侧的车窗打开,避免烟雾对车内人员造成伤害。

 

  3•●、快速用水去灭火,按照规范的灭火方式进行灭火。(东莞凤岗2014年明阳电池厂发生火灾,员工用干粉灭火器是无效,中国科学院高能物理研究所毕业的物理学博士李树军认为:由于电池内部自燃爆,此时用干粉灭火器就无法奏效,而好的方法是用水去降温。)但是我们上海翌灿智能科技有限公司从美国引进新型高效灭火剂是目前最行之有效的锂电池灭火方案。采用微胞囊高效环保灭火剂是目前国际上先进的高效•●、环保型灭火剂。根据各种火灾的不同特点和各种灭火机理的优缺点,集微胞囊技术•●、润湿•●、快速降温为一体,同时作用于燃烧四要素,在实战中表现出令人惊异的效果,其综合灭火效率名列前茅。不仅具有优越的时效性和效率,而且对环境无害•●、无毒•●、无腐蚀性•●、可完全生物降解•●、无需特种设备,因此是火灾和危险品控制领域的理想选择。

目前通过美国消防协会(NFPA)严格的技术测试和检验,以及通过FM认证•●、UL认证,美国船级社等一系列认证。在美国和欧洲等许多国家有很好的信誉,尤其在专业消防部门以及机场•●、电厂•●、油田•●、石化•●、煤炭•●、汽车•●、航空等许多行业使用较为广泛。

在汽车领域的应用(灭锂电池火)

2008年1月美国危险控制技术公司欧洲分部为博世(Bosch Industries),通过和水,泡沫,干粉的锂离子电池火灾测试的对比,博世选择 EA作为锂电池火灾的灭火剂,博世成为参考客户。博世与巴登 - 符腾 (Baden-Wurttemberg)州立消防学校分享他们的灭火试验经验及数据,巴登 - 符腾堡州立消防学校在收到博世测试结果后不久发布车载锂离子电池潜在危险应用指南。

2013年2月在巴塞罗那一级方程式大奖赛(F1)中测试并接受作为他们独特的灭火剂,替换所有的泡沫。

2015年10月通用汽车邀请HCT针对锂离子电池使用 EA进行测试,2016年1月通用汽车公司指定用于通用汽车锂离子电池破坏性测试实验室。

2016年1月特斯拉指定用于电池充电区域。

2016年2月英国捷豹邀请HCT欧洲分部针对锂离子电池使用EA进行测试,并将作为锂离子电池保护写入标准。

 

 

  4•●、火被扑灭后,需等电池?槔淙春笤俳写戆岢龅绯夭。

 

  锂电池灭火主要是由于热失控原因造成的,如果需要灭火,首先需要搞明白热失控的真实原因。引起锂电池热失控的因素主要有外部短路•●、外部高温和内部短路!蚰诓慷搪罚河捎诘绯氐睦挠,如过充过放导致的支晶•●、电池生产过程中的杂志灰尘等,将恶化生成刺穿隔膜,产生微短路,电能量的释放导致温升,温升带来的材料化学反应又扩大了短路路径,形成了更大的短路电流,这种互相累积的互相增强的破坏,导致热失控。下面以钴酸锂电芯为例,简述一个典型热失控过程。A:准备阶段,电池处于满电状态;B:内短路发生,大电流通过短路点而产生热量,并通过LiC6热扩散,达到SEI膜分解温度,SEI膜开始分解,放出少量CO2和C2H4,壳体轻微鼓胀,随着短路位置的不断放电,电池温度的不断上升,电液中链状溶剂开始分散,LiC6与电液也开始反应放热,伴随着C2H5F\C3H6\C3H8产生,但反应较慢,放热量较。籆:随着放电的进行,短路位置温度继续升高,隔膜局部收缩融化,短路位置扩大,温度进一步升高,当内部温度达到Li0.5Co02的分解温度时,正极瞬间分解,并释放O2,后者于电液瞬间反应放出大量热量,同时放出大量CO2气体,造成电池内压增大,如果压力足够大,冲破电池壳体,引起电池爆;D:如果壳体炸开,极片散落,温度不会继续升高,反应终止;但如果壳体只开裂,极片没有散落,这时LiC6继续与电液反应,温度会继续升高,但升温速率下降,由于反应速率较慢,所以可以维持较长时间;E:当电池内部反应的产热速率小于散热速率时,电池开始降温,直至内部反应完毕;◎外部短路:实际车辆运行中发生危险的概率很低,一是整车系统装配有熔断丝和电池管理系统BMS,二是电池能承受短时间的大电流冲击。极限情况下,短路点越过整车熔断器,同时BMS失效,较长时间的外部短路一般会导致电路中的连接薄弱点烧毁,很少导致电池发生热失控事件。现在,比较多的PACK企业采用了回路中加熔断丝的做法,更能有效的避免外短路引发的危害!蛲獠扛呶拢河捎陲绯亟峁沟奶匦,高温下SEI膜•●、电解液•●、EC等会发生分解反应,电解液的分解物还会与正极•●、负极发生反应,电芯隔膜将融化分解,多种反应导致大量热量产生。隔膜融化导致内部短路,电能量的释放又增大了热量的生产。这种累计的互相增强的破坏作用,其后果是导致电芯防爆膜破裂,电解液喷出,发生燃烧起火。基于以上原因,对锂电池进行灭火处理,让我们看下特斯拉和通用的推荐:1.如果遭遇小火灾,火焰没有蔓延到高压电池部分,可以采用二氧化碳或ABC干粉灭火器灭火。2.在彻底检查火情的时候,不要与任何高压部件接触,始终使用绝缘工具进行检查。3.储存气体的充气瓶•●、气体支柱和其他组件可以达到沸腾液体膨胀蒸汽爆的极端温度。在检查到事故的“热区”前,要进行有适当精细防护的拆解。4.如果高电压电池在火灾中弯曲•●、扭曲•●、损坏,总之就是变得不成样子,或者怀疑电池出现问题。那么灭火时的用水量不能太少,消防用水要有足够的量。5.电池着火可能需要24小时才能完全扑灭。使用热成像摄像头,可以确保高电压电池在事故结束前完全冷却。如果没有热成像摄像头,就必须监控电池是否会复燃。冒烟表示电池仍然很热,监控一直要保持到电池不再冒烟的至少一小时之后。通用沃蓝达的应急救援手册中对电动汽车的消防灭火是那样指导的:如果电池达到足够高的温度,泄漏和释放电解质,电解液肯定是易燃品。这就需要用大量的水来冷却电池和灭火,因为直流和交流系统没有接地,消防员可以安全的用水作为主要灭火剂,而且没有触电的危险。ABC干粉灭火器不会熄灭电池火焰。消防员应避免在灭火或解脱操作任何高压组件中的内部直接接触,这会潜在导致电击。

 

  

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