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动力锂离子电池起火的原因及特点

2019-12-16 浏览次数:1,891 次 存能电气

锂离子电池火灾事故在世界各地时有发生。锂离子电池着火是一个非常不寻常的情况,但当它发生时,它会引起强烈的反应,并造成大量的曝光。锂离子电池系统安全性问题表现为3个层次,即“演变”、“触发”与“扩展”。从这三个层次出发,提出有效的事故防范措施和安全性监控措施。

动力锂离子电池起火的原因

作为纯电动汽车的能量来源,锂离子电池起火的主要原因主要是电池过热而造成的热失控,这种过热在电池充放电过程中最容易发生。由于锂离子电池自身具有一定的内阻,在输出电能为纯电动提供动力的同时会产生一定的热量,使得自身温度变高,当自身温度超出其正常工作温度范围间时将会损害整个电池的寿命和安全。

引起热失控的原因:

第一类是动力电池外部因素。如果电池所处的环境温度过高,电池散热不好,或者内部卷得不好,导致电池散热不通畅。此外,还有一种情况需要企业特别注意,就是电池脊柱有时候能把热引进去,电池的金属脊柱有铜的,有铝的,导热性都比较好,“电路中有某些高热源的元器件,一定要离电池脊柱远一些,让热量充分发挥。”邱新平补充。

第二类是动力电池内部因素。一是微短路,微短路有两种情况,一种是电池工艺中的短路,包括毛刺;另一种是使用过程中的短路,这些都会引起微短路,导致电池局部温度高于热失控温度,从而产生热失控现象。

三是动力电池过充电,过充以后会降低材料的热失控温度。“像电池在使用中后期的容量已经衰减了,这时候电池本身就已经处于过充状态,热失控温度自然会下降。”邱新平指出。

四是电解质用量,如果用量过多,爆炸的危害性会很大,火焰喷得很高很远,所以要严格控制电解质用量。

动力锂离子电池起火的特点

1.着火速度快、持续时间长

根据NFPA(美国消防协会)的实验,火势仅仅数秒钟的时间就在动力锂离子电池模块内快速的蔓延,持续约27min。

2.燃烧温度高

动力锂离子电池燃烧的一大特点是温度高,根据NFPA的实验,燃烧中电池外部最高温度可达283-1090摄氏度,电池内部的温度可达572-1121摄氏度,如此高的温度足以引燃电池模块内部和汽车内的其他可燃材料,产生更大的火灾。

3.扑灭困难

对于动力电池而言,大部分燃烧反应发生在电池外壳内部,电池外壳阻碍了灭火剂发生作用,在实践中动力电池火灾的扑灭时间往往超过了消防员所携带的氧气瓶的供氧时间,对消防员的人身安全构成了一定的威胁。

4.长时间自燃而爆炸

锂电池能够自燃,随后会因为过热而发生爆炸。产生过热的原因包括电短路,快速放电,过度充电,制造缺陷,设计不良或机械损坏等等。过热会导致”热失控”过程的产生,也就是电池内部的放热反应会导致电池内部温度和压力以很快速率上升,从而将能量浪费掉。

总结:对于锂离子电池,热失控是最严重的安全事故,锂离子电池热失控一旦发生,很难终止其反应,可在热失控发生初期进行阶段性预警,可以采取不同防护手段抑制热失控的传播,如强化电池冷却系统、覆盖隔热层、隔绝空气窒息作用等。

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