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，其應用越來(lái)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(chē))發(fā)展的瓶頸。鋰離子電池內部的電解液是易燃液體，電極是可燃材料，鋰電池在過(guò)充、短路、過(guò)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(dòng)自行車(chē)或電動(dòng)汽車(chē)因電池著(zhù)火引發(fā)火災的案例時(shí)有發(fā)生。

作者集20年消防行業(yè)工作經(jīng)驗，并與國內外同行廣泛交流，從2012年開(kāi)始研究電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)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(jiǎn)介

鋰電池防火需要建立具有戰略縱深的多道防線(xiàn)。除了電池內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(xiàn)是防止發(fā)生導致電池過(guò)熱著(zhù)火的各種誘因，比如過(guò)充、短路、撞擊等，這就需要對電氣系統進(jìn)行安全設計。

當第一道防線(xiàn)被突破后(比如電池管理系統發(fā)生故障未能及時(shí)切斷充電電源)，電池溫度升高，監控系統中的溫度傳感器或氣體、煙霧探測器等應及時(shí)發(fā)現故障并報警，提醒工作人員處理故障，消除火災誘因。此為第二道防線(xiàn)。

當故障未及時(shí)處理、第二道防線(xiàn)被突破后，電池燃燒(陰燃)已無(wú)法避免，此時(shí)消防系統要做的是將燃燒限制在發(fā)生故障的電池盒(或箱)內(containment)，并能隔離相鄰的未著(zhù)火的電池和設備，避免火勢擴大(isolaTIon)。由于鋰離子電池熱失控后溫度極高，現有的非水系滅火劑如氣體、干粉無(wú)法將電池溫度迅速降下來(lái)，滅火效果不太理想。因此將電池防火目標設定為控火(controlled burn-down)，是一種比較現實(shí)的方案，技術(shù)經(jīng)濟性較強。此為第三道防線(xiàn)。

如果控火失敗火情擴大，對人員財產(chǎn)安全造成嚴重威脅，則需要啟動(dòng)在車(chē)內安裝的固定式水基滅火系統或等待消防隊來(lái)滅火。

一般來(lái)說(shuō)，第一道和第二道防線(xiàn)由電池制造商或電動(dòng)汽車(chē)制造商考慮。作為消防專(zhuān)業(yè)人士，可為客戶(hù)建立牢固的第三道防線(xiàn)，根據電池的具體型號規格性能進(jìn)行方案定制，方案所使用的部件來(lái)自世界各地，不限于某一種設備或材料。

鋰電池防火方案舉例

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

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)內安裝獨立式滅火管。該滅火管在電池著(zhù)火后受熱破裂，自動(dòng)釋放出滅火氣體，將電池火撲滅。