及安盾新能源研究团队公布锂离子电池热失控防控新发现

及安盾新能源研究团队公布锂离子电池热失控防控新发现



当前的锂离子电池在较长一段时间之内仍然是动力、消费、储能电池的首选,而人们对于锂电池的自燃,爆炸,依然是闻之色变,电池安全问题依然是行业绕不开的话题。

经及安盾消防新能源研究团队研究发现,锂电池火焰高度是表征电池火灾危害程度的一个重要参数,其主要影响电池火灾的扩散蔓延过程,火焰高度越大,对周围环境造成的危害越大,火灾蔓延的范围越广,危险性就越高。



射流火焰演化过程对比图


从图中发现,当SOC为0%时,24Ah的电池形成的首次射流火焰较为剧烈,消耗的可燃物质较多,持续时间较短;在50%SOC条件下,24Ah的电池第二次射流火焰剧烈程度明显大于20Ah的电池,持续时间同样较短,且演化至第二次射流火焰所需的时间在300s左右,而20Ah的电池演化至第二次射流火焰需要1000s左右。在100%SOC条件下,两种容量的电池形成的射流火焰次数基本相同,24Ah的电池演化至第2次射流火焰所需的时间比20Ah短200s左右,两种容量的电池首次射流火焰后均出现了较大的推举高度。

实验得出,磷酸铁锂电池热失控所发生的火焰是带有一定强度的,所以任何灭火介质在灭锂电池火灾时必须要有一定的喷放强度才能把灭火介质突破火羽层抵达着火源来来达到有效灭火的目的。



锂电池起火后温度与电压关系图



特别是锂电池温度超过140℃以后,正负极材料都加入了电化学反应的行列,反应物质量的增加,使得温度的提升速度更快。当电芯隔膜开始大量溶解,电池内部发生大规模内短路。电压急坠发生在这个阶段,急坠的原因是正负极发生大规模短路。到这个阶段,热失控已经完全无法遏制。,

既然从外部很难有效进行火灾防控,那么就从内部入手。锂离子电池热失控早期,由于电池温度、放电电压、放电电流等特征识别参数的变化非常慢,目前及安盾消防科技有限公司做出的大量实验得出结果,电池pack箱内的一级灭火是效果最佳的。

当前,及安盾消防新能源研究团队根据锂电池着火特性,研发出气溶胶及全氟己酮脉冲灭火装置(如下图),专门用于新能源锂电池场景。




热气溶胶灭火装置


湖北及安盾消防科技有限公司自2015年成立以来经过多年的发展,已经成为国内气溶胶行业的头部企业,及安盾消防联合科研院校先后开发出动力电池火灾防控装置以及便携式气溶胶灭火器,主要技术和产品服务于国家电网、新能源(储能站、风电、光伏)、交通运输(燃油及新能源车)、石油化工、城市公共充电场站安全(含电动车、电动自行车)、地下综合管廊等工业火灾和智慧城市建设等领域,长期与国家相关部委、科研院校、行业用户等开展“政、产、学、研、用”五位一体合作,为行业和用户提供火灾早期侦测预警与防控技术总体解决方案并提供服务。