鋰電池防火策略詳解

鋰電池一般分為鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池因可充電且能量密度高，其應(yīng)用越來越廣泛。鋰離子電池的安全性是抑制鋰離子電池及相關(guān)行業(yè)(如新能源汽車)發(fā)展的瓶頸。鋰離子電池內(nèi)部的電解液是易燃液體，電極是可燃材料，鋰電池在過充、短路、過熱、穿刺或碰撞等情況下發(fā)生熱失控，容易起火甚至爆炸，手機、電動自行車或電動汽車因電池著火引發(fā)火災(zāi)的案例時有發(fā)生。

作者集20年消防行業(yè)工作經(jīng)驗，并與國內(nèi)外同行廣泛交流，從2012年開始研究電動自行車、電動汽車鋰離子電池的防火，本文分享幾種針對鋰離子電池的防火方案。

鋰電池防火策略簡介

鋰電池防火需要建立具有戰(zhàn)略縱深的多道防線。除了電池內(nèi)部盡可能使用不可燃或難燃材料讓電池具有本質(zhì)安全性能外，電池外部的第一道防線是防止發(fā)生導(dǎo)致電池過熱著火的各種誘因，比如過充、短路、撞擊等，這就需要對電氣系統(tǒng)進(jìn)行安全設(shè)計。

當(dāng)?shù)谝坏婪谰€被突破后(比如電池管理系統(tǒng)發(fā)生故障未能及時切斷充電電源)，電池溫度升高，監(jiān)控系統(tǒng)中的溫度傳感器或氣體、煙霧探測器等應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)故障并報警，提醒工作人員處理故障，消除火災(zāi)誘因。此為第二道防線。

當(dāng)故障未及時處理、第二道防線被突破后，電池燃燒(陰燃)已無法避免，此時消防系統(tǒng)要做的是將燃燒限制在發(fā)生故障的電池盒(或箱)內(nèi)(containment)，并能隔離相鄰的未著火的電池和設(shè)備，避免火勢擴(kuò)大(isolaTIon)。由于鋰離子電池?zé)崾Э睾鬁囟葮O高，現(xiàn)有的非水系滅火劑如氣體、干粉無法將電池溫度迅速降下來，滅火效果不太理想。因此將電池防火目標(biāo)設(shè)定為控火(controlled burn-down)，是一種比較現(xiàn)實的方案，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較強。此為第三道防線。

如果控火失敗火情擴(kuò)大，對人員財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，則需要啟動在車內(nèi)安裝的固定式水基滅火系統(tǒng)或等待消防隊來滅火。

一般來說，第一道和第二道防線由電池制造商或電動汽車制造商考慮。作為消防專業(yè)人士，可為客戶建立牢固的第三道防線，根據(jù)電池的具體型號規(guī)格性能進(jìn)行方案定制，方案所使用的部件來自世界各地，不限于某一種設(shè)備或材料。

鋰電池防火方案舉例

此方案借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，簡單易行。所用防火材料主要成分為顆粒狀礦物質(zhì)，不可燃，不導(dǎo)電，無腐蝕，安全環(huán)保，重量極輕，性能可靠且成本合理，可廣泛應(yīng)用于鋰電池生產(chǎn)、儲存、運輸和使用過程中的防火滅火。以下視頻為鋰電池防火方案測試過程實錄。鋰電池因加熱或過充發(fā)熱燃燒后，在防火顆粒的保護(hù)下，無明火產(chǎn)生，無爆炸發(fā)生，僅有白色煙霧冒出，因此可避免鋰電池燃燒導(dǎo)致的火情擴(kuò)大。

防滅火原理：隔離氧氣窒息滅火、吸熱冷卻

顆粒粒徑：1-4mm顆粒密度：360kg/m3干燥松散容重：240kg/m3

用防火顆粒覆蓋電池，電池受熱后僅煙霧冒出

鋰電池運輸防火方案

為了確保防火控火的效果，還可在電池盒(或箱)內(nèi)安裝獨立式滅火管。該滅火管在電池著火后受熱破裂，自動釋放出滅火氣體，將電池火撲滅。