鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:7499次 | 2018年11月21日
鋰電池起火的原因是什么?又應(yīng)該怎么滅火?
鋰電池起火是個(gè)很極端的事情,但是曝光度很高,給人驚悚的感覺。大到儲(chǔ)能電站,小到電動(dòng)自行車,電池著火的原因可能并非電池本身的原因,或者說不是電池本身,而是電池系統(tǒng)的故障引起的。鋰電池起火的主要原因是熱失控造成的,今天我們談滅火,首先需要搞明白熱失控的真實(shí)原因。
一、鋰電池起火的原因
引起鋰電池著火的本質(zhì)是電池內(nèi)的熱量未能按照設(shè)計(jì)的意圖進(jìn)行釋放,引起內(nèi)外燃燒物的燃點(diǎn)后起火,引起的原因主要有外部短路、外部高溫和內(nèi)部短路。
1、內(nèi)部短路:由于電池的濫用,如過充過放導(dǎo)致的支晶、電池生產(chǎn)過程中的雜質(zhì)灰塵等,將惡化生成刺穿隔膜,產(chǎn)生微短路,電能量的釋放導(dǎo)致溫升,溫升帶來的材料化學(xué)反應(yīng)又?jǐn)U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(qiáng)的破壞,導(dǎo)致熱失控。
2、外部短路:以電動(dòng)汽車為例。實(shí)際車輛運(yùn)行中發(fā)生危險(xiǎn)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(shí)間的大電流沖擊。極限情況下,短路點(diǎn)越過整車熔斷器,同時(shí)BMS失效,較長時(shí)間的外部短路一般會(huì)導(dǎo)致電路中的連接薄弱點(diǎn)燒毀,很少導(dǎo)致電池發(fā)生熱失控事件。現(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。
3、外部高溫:由于鋰電池結(jié)構(gòu)的特性,高溫下SEI膜、電解液、EC等會(huì)發(fā)生分解反應(yīng),電解液的分解物還會(huì)與正極、負(fù)極發(fā)生反應(yīng),電芯隔膜將融化分解,多種反應(yīng)導(dǎo)致大量熱量產(chǎn)生。隔膜融化導(dǎo)致內(nèi)部短路,電能量的釋放又增大了熱量的生產(chǎn)。這種累計(jì)的互相增強(qiáng)的破壞作用,其后果是導(dǎo)致電芯防爆膜破裂,電解液噴出,發(fā)生燃燒起火。
二、鋰電池滅火方案
分析了電池著火的原因,當(dāng)鋰電池著火需要進(jìn)行滅火處理時(shí),讓我們看下特斯拉(Tesla)的推薦方案:
1、如果遭遇小火災(zāi),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。
2、在徹底檢查火情的時(shí)候,不要與任何高壓部件接觸,始終使用絕緣工具進(jìn)行檢查。
3、如果高電壓電池在火災(zāi)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(shí)的用水量不能太少,消防用水要有足夠的量。
4、電池著火可能需要24小時(shí)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(jié)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(huì)復(fù)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(shí)之后。
美國通用沃藍(lán)達(dá)的應(yīng)急救援手冊(cè)中對(duì)電動(dòng)汽車的消防滅火是那樣指導(dǎo)的:如果電池達(dá)到足夠高的溫度,泄漏和釋放電解質(zhì),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?yàn)橹绷骱徒涣飨到y(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(xiǎn)。ABC干粉滅火器不會(huì)熄滅電池火焰。消防員應(yīng)避免在滅火或解脫操作任何高壓組件中的內(nèi)部直接接觸,這會(huì)潛在導(dǎo)致電擊。
總結(jié)一下,鋰電池滅火得用大量的水,需要長久的時(shí)間與耐心,降溫很關(guān)鍵,鋰電池并不是易爆品,一般情形下不會(huì)發(fā)生爆炸。