有效地进行防范动力锂离子电池火灾？
来源：宝鄂实业
2019-07-10 15:17
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不同种类和荷电状态的锂电池火灾,既有相同的规律,又有不同的火灾特性。通常锂电池发生火灾,首先电池受热会膨胀,然后泄压阀打开喷出可燃性气体并起火,形成射流。锂离子电池火灾的热释放速率和总热量随电池荷电状态的增大而增加。在锂电池的荷电状态不一样的情况下,可能会形成二次射流火、三次射流火。
锂电池在热失控起火时,会产生大量气体,如一氧化碳、氟化氢、氢气、甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳等。其中毒性气体有一氧化碳、氟化氢等等,这些气体对人体的危害非常大。5月5日广西师范大学发生了一起电动自行车起火的安全事故,这次事故造成5人死亡,30多人受伤。电动自行车起火就造成如此大的伤亡,可见一氧化碳和氟化氢等有毒气体的危害不可忽视。
锂离子电池安全三道防线
防线一,电池的本质安全。锂电池放出的热量主要来由电解液的可燃物着火产生,如果能防止电解液中的有机溶剂着火,就可以极大提升电池安全性。因此,在电解液里加入阻燃添加剂,这种阻燃添加剂的加入既要不影响电池的性能,又能提高安全性。电解液和正极材料反应的放热量也非常大,如能有效的隔离电解液和正极,降低正极材料与电解液的反应热释放也十分重要。锂电池的隔膜也非常关键,隔膜到130摄氏度度会熔融、收缩,引起内短路,内短路也是造成锂电池热失控的主要原因之一。如采用陶瓷隔膜,它在200摄氏度的情况下也不容易收缩,可以有效防止锂电池发生热失控。
防线二,温控预警。将BMS系统和热失控预测预警结合起来,可以进行高效的热管理和可靠的预警。通过对电池温度和温升速率,以及一些一些其它特性参数的测量,结合热失控模型,我们就能进行热失控的智能判断,从而发出预警。预警可以分为一级、二级、三级。一级预警表示系统已出现异常,需要注意。二级预警表示温度已超过某一个临界值,必须采取措施,进行降温。三级预警表示将会发生火灾,需要时刻准备进行灭火。
准确预警最重要的是预警参数的确定。我们通过对不同类型、不同大小、不同荷电状态的锂电池,进行过充实验、外短路实验、环境加热实验、人为失控等实验,来获得锂电池失控时的外表温度、内阻等参数,再结合电池结构和传热模型确定预警参数。
防线三,控火与灭火。当预警失效,锂电池发生起火事故时,需要进行控火和灭火。通常电池外部的火使用适当的灭火剂是可以很快灭掉的,但电池内部的温度很难降下来。如果内部的温度高的话,化学反应还在继续,灭火就还没完成,还会发生复燃。因此最好的灭火方法必须要在灭掉外部火焰的同时,对整个锂电池进行快速的降温及冷却,防止复燃。三道防线再结合互联网大数据下的智能多级安全管理,锂电池的安全性就能够得到一个相对较好的保障。
