動(dòng)力鋰電池組著火的原因,鋰電池起火應(yīng)如何處置

來源：存能電氣  日期：2019-07-18 10:06  瀏覽量：次

　　動(dòng)力鋰電池組著火的原因，鋰電池起火應(yīng)如何處置？電動(dòng)汽車起火的大部分原因指向動(dòng)力電池，既有電池本身的質(zhì)量問題，也有材料特性造成的問題。鋰電池組一旦起火，火勢蔓延極快，劇烈燃燒溫度可能會(huì)達(dá)到600℃—1000℃，同時(shí)釋放大量有毒氣體。那么動(dòng)力鋰電池組著火的原因是什么呢？鋰電池起火的解決方法又是什么？

　　動(dòng)力鋰電池組著火的原因

　　引起鋰電池組著火的本質(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?，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。

　　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。

　　鋰電池起火的原因分析

　　作為純電動(dòng)汽車的能量來源，鋰電池組起火的主要原因主要是電池過熱而造成的熱失控，這種過熱在電池充放電過程中最容易發(fā)生。由于鋰離子電池自身具有一定的內(nèi)阻，在輸出電能為純電動(dòng)提供動(dòng)力的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，使得自身溫度變高，當(dāng)自身溫度超出其正常工作溫度范圍間時(shí)將會(huì)損害整個(gè)電池的壽命和安全。純電動(dòng)汽車中，動(dòng)力電池系統(tǒng)是由多個(gè)動(dòng)力電池單體電芯構(gòu)成，在工作過程中產(chǎn)生大量的熱聚集在狹小的電池箱體內(nèi)，如果熱量不能夠及時(shí)地快速散出，高溫會(huì)影響動(dòng)力電池壽命甚至出現(xiàn)熱失控，從而引發(fā)起火爆炸等事故。

　　解決熱失控的方式

　　▲冷卻方式的提升

　　熱管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制溫度，確保電池一直處在一個(gè)合理的運(yùn)行溫度下。通常，熱管理系統(tǒng)由整車控制器控制，在電池包溫度異常時(shí)，通過空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)散熱或者加熱，保證電池安全以及壽命。電池的散熱方式根據(jù)導(dǎo)熱方式和介質(zhì)的不同而分為四項(xiàng)：空氣冷卻(風(fēng)冷)、液體冷卻(水冷)、相變材料(固體)、和結(jié)合冷卻(風(fēng)冷/水冷+固體冷卻)幾種。

　　內(nèi)部改進(jìn)即從電芯內(nèi)部的材料結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改造，從而使電池具備更好的耐熱、散熱性能。以目前的研究熱點(diǎn)來說，發(fā)展固態(tài)電解液；對正負(fù)極進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造；以及引入安全性更高的隔膜材料都是從內(nèi)部提升電池?zé)嵝阅艿闹髁鞣椒ㄖ弧?/span>

　　鋰電池起火應(yīng)如何處置？

　　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)急救援手冊中對電動(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。

　　起火是個(gè)很極端的事情，但是曝光度很高，大家第一反應(yīng)都是電池系統(tǒng)的事情，從各種分析來看，從電池系統(tǒng)著火起來的事，必定有故障發(fā)生，而且有熱量集聚引燃。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。