鋰電池火條件

　　鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)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(jì)70年代時(shí)，M.S.Whittingham提出并開(kāi)始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長(zhǎng)期沒(méi)有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)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。可充電電池的第五代產(chǎn)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(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

　　中文名鋰電池外文名LithiumCell.

　　引起鋰電池?zé)崾Э氐囊蛩刂饕型獠慷搪?、外部高溫和?nèi)部短路。

　　內(nèi)部短路：由于電池的濫用，如過(guò)充過(guò)放導(dǎo)致的支晶、電池生產(chǎn)過(guò)程中的雜志灰塵等，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(lái)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。下面以鈷酸鋰電芯為例，簡(jiǎn)述一個(gè)典型熱失控過(guò)程。

　　準(zhǔn)備階段，電池處于滿電狀態(tài)；內(nèi)短路發(fā)生，大電流通過(guò)短路點(diǎn)而產(chǎn)生熱量，并通過(guò)LiC6熱擴(kuò)散，達(dá)到SEI膜分解溫度，SEI膜開(kāi)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(kāi)始分散，LiC6與電液也開(kāi)始反應(yīng)放熱，伴隨著C2H5F\C3H6\C3H8產(chǎn)生，但反應(yīng)較慢，放熱量較?。?/p>

　　隨著放電的進(jìn)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(kuò)大，溫度進(jìn)一步升高，當(dāng)內(nèi)部溫度達(dá)到Li0.5Co02的分解溫度時(shí)，正極瞬間分解，并釋放O2,后者于電液瞬間反應(yīng)放出大量熱量，同時(shí)放出大量CO2氣體，造成電池內(nèi)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(kāi)，極片散落，溫度不會(huì)繼續(xù)升高，反應(yīng)終止；但如果殼體只開(kāi)裂，極片沒(méi)有散落，這時(shí)LiC6繼續(xù)與電液反應(yīng)，溫度會(huì)繼續(xù)升高，但升溫速率下降，由于反應(yīng)速率較慢，所以可以維持較長(zhǎng)時(shí)間；當(dāng)電池內(nèi)部反應(yīng)的產(chǎn)熱速率小于散熱速率時(shí)，電池開(kāi)始降溫，直至內(nèi)部反應(yīng)完畢；外部短路：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(guò)整車熔斷器，同時(shí)BMS失效，較長(zhǎng)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。

　　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。

　　如果遭遇小火災(zāi)，火焰沒(méi)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(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。

　　儲(chǔ)存氣體的充氣瓶、氣體支柱和其他組件可以達(dá)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(jìn)行有適當(dāng)精細(xì)防護(hù)的拆解。

　　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(wèn)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。

　　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(méi)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。

　　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(lái)冷卻電池和滅火，因?yàn)橹绷骱徒涣飨到y(tǒng)沒(méi)有接地，消防員可以安全的用水作為主要滅火劑，而且沒(méi)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。

　　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(nèi)部有壓力和電解液（化學(xué)品），所以燃燒比較復(fù)雜，并不能直接滅火。另外，針對(duì)電動(dòng)汽車，深圳據(jù)說(shuō)使用小型的氣溶膠自動(dòng)滅火裝置，魚(yú)罐頭大小，磁鐵吸附在車體內(nèi)電池邊上，使用少量爆破氣溶膠彌漫滅火，小空間很好用。