锂离子电池热失控的对策
EV技研
公众号EV技研作者19002019/07/26原创 电动汽车 IP:北京

1564127420246.jpg



防止热失控的机制


 用于交通工具时,安全对策尤其重要


越是大型化、高能化,电池的热失控问题越容易 暴露。要有发生故障时立即切断电源的机制,以及防 止起火的机制。在飞机、人造卫星、宇宙开发方面,高能量密 度的锂离子电池的魅力不可小觑,今后的普及程度肯 定会越来越高。关于宇航工业的电池安全性,美国 NASA Aerospace Battery Workshop 进行了相关的探讨 (在其官网上公布了相关资料)。

 针对热失控的预备知识

 图4就热失控的产生机制进行了说明。如图1所示, 受热超过散热的条件持续下去,就会引发热失控。其原因是,外部的加热(如火灾、电路发热、日照等) 和内部的发热(低温下形成枝晶与内部短路、过充电、 过放电、过电流、浸水导致的过放电、冲击导致的内 部短路、外部短路造成的过电流等)引起锂离子析出, 内部短路范围扩大。

1564127420255.jpg

图1 锂离子电池发热会带来什么

热失控难以杜绝 

不管预防热失控的对策做得多么充分,也不能杜绝 事故的发生。因此,要准备好万一发生热失控时的对策。出现热失控时,会出现漏液、冒烟、气体爆炸、 起火等现象。电解液与汽油一样,一旦着火,除非燃尽, 否则很难扑灭(图 4)。另外,析出的金属锂遇水产生 氢气,导致爆炸,也会使灭火变得困难。

1564127420259.jpg

图4热失控的原因

  生命第一 

首先要将生命安全放在第一位。应当知道,即使 在静置的状态下,电池也有燃烧引发突然爆炸的可能。必须杜绝爆炸的发生,避免造成人身伤害、系统遭受 致命性损害。

从负极断电是不可动摇的原则

 出现热失控时,在确保人身安全的前提下,要做 的就是切断电源。避免接触高电压端子等,防止二次 灾害的发生。通常情况下,电池外壳是接地的。断开电池端子 的电缆时,应当先断开接地的负极,再断开正极。这 是不可动摇的基本原则。先断开正极,有触电或短路的危险。 

严禁用水灭火——准备灭火器

 进行实验性操作,如进行自制 EV 行驶试验时, 一定要准备好灭火器。万一发生火灾,用水灭火很可 能会发生严重的化学反应。不管是金属锂,还是有机 溶剂,遇水都非常危险。这是应当记住的基础知识。大容量的灭火器,根据灭火特点可分为 4 个等级:A 级用于木材等的起火,B 级用于引火性液体的起火, C 级用于电气设备的起火、须用非导电性灭火材料扑 灭的起火,D 级用于可燃金属引起的火灾。灭火器应和防火毯配合使用。

 需要准备的其他物品

 在实验室,应常备有护目镜、防火服、隔热手套、 装有干砂的提桶。干砂对于初始阶段的灭火很有效。但是,应该在充分确保自身安全的前提下进行灭 火操作。因为需要专业的灭火知识,所以在发生事故时, 最好交给具有消防专业知识的人士处理。

 在波音 787 上发生的事故 

2013 年 1 月 7 日,在完成从成田飞往波士顿的航 行任务后,准备执行 JAL008 航行任务的飞机在停机坪 发生了起火事故。飞机驾驶舱下面的锂离子电池(8 个 电芯)中的 1 个电芯出现内部短路导致发热,致使其 他 7 个电芯起火。在上述事故发生 9 天之后的 1 月 16 日,由山口飞 往羽田的 ANA692 航班的飞机电气室内出现了冒烟, 在高松机场紧急降落。这些都是锂离子电池起火引起 的事故。JAL 航班的事故是在美国发生的,美国国家运输安 全委员会(NTSB)进行了事故调查并发表了调查结果。图 5 是 NTSB 在 NASA Aerospace Battery Workshop 报告的资料的一部分。报告中提出,事故发生时,东京上空有强冷空气,飞机的电池室在极低温的情况下, 电池析出锂金属,以及控制电路出现大的发热、受到 机械冲击等多种原因的综合影响下,导致了事故的发 生。最终,作为防止事故发生的对策,改进控制电路 的设计、防止电芯之间起火等方面的内容被采纳,同 时也就电池室的设置位置等提出了新的方案。日本运输安全委员会对 ANA 飞机上出现的事故发 布了调查报告,具体内容可以在网上查看。




1

END

1


往期精彩
















来自:工业技术 / 电动汽车
1
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

所属专业
上级专业
同级专业
公众号EV技研作者1900
机友
文章
105
回复
12
学术分
0
2019/03/04注册,3年1个月前活动

EV电车技术发骚友,新能源电车技术探索,EV电车方向公众号——EV技研作者

主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:北京
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}