鉅大LARGE | 點擊量:3243次 | 2018年04月27日
鋰電池起火應該怎樣滅火
鋰電池火條件
鋰電池”,是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀70年代時,M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非常活潑,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應用。隨著科學技術的發(fā)展,現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的??沙潆婋姵氐牡谖宕a品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制,現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。
中文名鋰電池外文名LithiumCell.
引起鋰電池熱失控的因素主要有外部短路、外部高溫和內部短路。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
內部短路:由于電池的濫用,如過充過放導致的支晶、電池生產過程中的雜志灰塵等,將惡化生成刺穿隔膜,產生微短路,電能量的釋放導致溫升,溫升帶來的材料化學反應又擴大了短路路徑,形成了更大的短路電流,這種互相累積的互相增強的破壞,導致熱失控。下面以鈷酸鋰電芯為例,簡述一個典型熱失控過程。
準備階段,電池處于滿電狀態(tài);內短路發(fā)生,大電流通過短路點而產生熱量,并通過LiC6熱擴散,達到SEI膜分解溫度,SEI膜開始分解,放出少量CO2和C2H4,殼體輕微鼓脹,隨著短路位置的不斷放電,電池溫度的不斷上升,電液中鏈狀溶劑開始分散,LiC6與電液也開始反應放熱,伴隨著C2H5F\C3H6\C3H8產生,但反應較慢,放熱量較?。?/p>
隨著放電的進行,短路位置溫度繼續(xù)升高,隔膜局部收縮融化,短路位置擴大,溫度進一步升高,當內部溫度達到Li0.5Co02的分解溫度時,正極瞬間分解,并釋放O2,后者于電液瞬間反應放出大量熱量,同時放出大量CO2氣體,造成電池內壓增大,如果壓力足夠大,沖破電池殼體,引起電池爆炸;
如果殼體炸開,極片散落,溫度不會繼續(xù)升高,反應終止;但如果殼體只開裂,極片沒有散落,這時LiC6繼續(xù)與電液反應,溫度會繼續(xù)升高,但升溫速率下降,由于反應速率較慢,所以可以維持較長時間;當電池內部反應的產熱速率小于散熱速率時,電池開始降溫,直至內部反應完畢;外部短路:實際車輛運行中發(fā)生危險的概率很低,一是整車系統(tǒng)裝配有熔斷絲和電池管理系統(tǒng)BMS,二是電池能承受短時間的大電流沖擊。極限情況下,短路點越過整車熔斷器,同時BMS失效,較長時間的外部短路一般會導致電路中的連接薄弱點燒毀,很少導致電池發(fā)生熱失控事件?,F(xiàn)在,比較多的PACK企業(yè)采用了回路中加熔斷絲的做法,更能有效的避免外短路引發(fā)的危害。
外部高溫:由于鋰電池結構的特性,高溫下SEI膜、電解液、EC等會發(fā)生分解反應,電解液的分解物還會與正極、負極發(fā)生反應,電芯隔膜將融化分解,多種反應導致大量熱量產生。隔膜融化導致內部短路,電能量的釋放又增大了熱量的生產。這種累計的互相增強的破壞作用,其后果是導致電芯防爆膜破裂,電解液噴出,發(fā)生燃燒起火。
如果遭遇小火災,火焰沒有蔓延到高壓電池部分,可以采用二氧化碳或ABC干粉滅火器滅火。
在徹底檢查火情的時候,不要與任何高壓部件接觸,始終使用絕緣工具進行檢查。
儲存氣體的充氣瓶、氣體支柱和其他組件可以達到沸騰液體膨脹蒸汽爆炸的極端溫度。在檢查到事故的“熱區(qū)”前,要進行有適當精細防護的拆解。
如果高電壓電池在火災中彎曲、扭曲、損壞,總之就是變得不成樣子,或者懷疑電池出現(xiàn)問題。那么滅火時的用水量不能太少,消防用水要有足夠的量。
電池著火可能需要24小時才能完全撲滅。使用熱成像攝像頭,可以確保高電壓電池在事故結束前完全冷卻。如果沒有熱成像攝像頭,就必須監(jiān)控電池是否會復燃。冒煙表示電池仍然很熱,監(jiān)控一直要保持到電池不再冒煙的至少一小時之后。
如果電池達到足夠高的溫度,泄漏和釋放電解質,電解液肯定是易燃品。這就需要用大量的水來冷卻電池和滅火,因為直流和交流系統(tǒng)沒有接地,消防員可以安全的用水作為主要滅火劑,而且沒有觸電的危險。ABC干粉滅火器不會熄滅電池火焰。消防員應避免在滅火或解脫操作任何高壓組件中的內部直接接觸,這會潛在導致電擊。
真正能滅電池火的滅火劑目前是不存在的,一種有效的嘗試是用水冷卻,窒息控制,但電池內部有壓力和電解液(化學品),所以燃燒比較復雜,并不能直接滅火。另外,針對電動汽車,深圳據(jù)說使用小型的氣溶膠自動滅火裝置,魚罐頭大小,磁鐵吸附在車體內電池邊上,使用少量爆破氣溶膠彌漫滅火,小空間很好用。
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