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动力锂电池组着火的原因,锂电池起火应如何处置

来源:存能电气  日期:2019-07-18 10:06  浏览量:

  动力锂电池组着火的原因,锂电池起火应如何处置?电动汽车起火的大部分原因指向动力电池,既有电池本身的质量问题,也有材料特性造成的问题。锂电池组一旦起火,火势蔓延极快,剧烈燃烧温度可能会达到600℃—1000℃,同时释放大量有毒气体。那么动力锂电池组着火的原因是什么呢?锂电池起火的解决方法又是什么?

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  动力锂电池组着火的原因

  引起锂电池组着火的本质是电池内的热量未能按照设计的意图进行释放,引起内外燃烧物的燃点后起火,引起的原因主要有外部短路、外部高温和内部短路。

  1、内部短路:由于电池的滥用,如过充过放导致的支晶、电池生产过程中的杂质灰尘等,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。

  2、外部短路:以电动汽车为例。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。

  3、外部高温:由于锂电池结构的特性,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。

  锂电池起火的原因分析

  作为纯电动汽车的能量来源,锂电池组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。纯电动汽车中,动力电池系统是由多个动力电池单体电芯构成,在工作过程中产生大量的热聚集在狭小的电池箱体内,如果热量不能够及时地快速散出,高温会影响动力电池寿命甚至出现热失控,从而引发起火爆炸等事故。

  解决热失控的方式

  ▲冷却方式的提升

  热管理系统主要负责控制温度,确保电池一直处在一个合理的运行温度下。通常,热管理系统由整车控制器控制,在电池包温度异常时,通过空调系统进行及时散热或者加热,保证电池安全以及寿命。电池的散热方式根据导热方式和介质的不同而分为四项:空气冷却(风冷)、液体冷却(水冷)、相变材料(固体)、和结合冷却(风冷/水冷+固体冷却)几种。

  内部改进即从电芯内部的材料结构上进行改造,从而使电池具备更好的耐热、散热性能。以目前的研究热点来说,发展固态电解液;对正负极进行结构改造;以及引入安全性更高的隔膜材料都是从内部提升电池热性能的主流方法之一。

  锂电池起火应如何处置?

  分析了电池着火的原因,当锂电池着火需要进行灭火处理时,让我们看下特斯拉(Tesla)的推荐方案:

  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、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。

  4、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。

  美国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。

  起火是个很极端的事情,但是曝光度很高,大家第一反应都是电池系统的事情,从各种分析来看,从电池系统着火起来的事,必定有故障发生,而且有热量集聚引燃。总结一下,锂电池灭火得用大量的水,需要长久的时间与耐心,降温很关键,锂电池并不是易爆品,一般情形下不会发生爆炸。

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