動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

　　動力鋰電池組著火的原因，鋰電池起火應(yīng)如何處置？電動汽車起火的大部分原因指向動力電池，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達到600℃—1000℃，同時釋放大量有毒氣體。那么動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)計的意圖進行釋放，引起內(nèi)外燃燒物的燃點后起火，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(dǎo)致熱失控。

　　2、外部短路：以電動汽車為例。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(dǎo)致電路中的連接薄弱點燒毀，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等會發(fā)生分解反應(yīng)，電解液的分解物還會與正極、負極發(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)。這種累計的互相增強的破壞作用，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提供動力的同時會產(chǎn)生一定的熱量，使得自身溫度變高，當自身溫度超出其正常工作溫度范圍間時將會損害整個電池的壽命和安全。純電動汽車中，動力電池系統(tǒng)是由多個動力電池單體電芯構(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地快速散出，高溫會影響動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)主要負責控制溫度，確保電池一直處在一個合理的運行溫度下。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，通過空調(diào)系統(tǒng)進行及時散熱或者加熱，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：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)部改進即從電芯內(nèi)部的材料結(jié)構(gòu)上進行改造，從而使電池具備更好的耐熱、散熱性能。以目前的研究熱點來說，發(fā)展固態(tài)電解液；對正負極進行結(jié)構(gòu)改造；以及引入安全性更高的隔膜材料都是從內(nèi)部提升電池熱性能的主流方法之一。

　　鋰電池起火應(yīng)如何處置？

　　分析了電池著火的原因，當鋰電池著火需要進行滅火處理時，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候，不要與任何高壓部件接觸，始終使用絕緣工具進行檢查。

　　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之后。

　　美國通用沃藍達的應(yīng)急救援手冊中對電動汽車的消防滅火是那樣指導(dǎo)的：如果電池達到足夠高的溫度，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(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，這會潛在導(dǎo)致電擊。

　　起火是個很極端的事情，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，一般情形下不會發(fā)生爆炸。