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锂电池起火挥发气体与灭火措施

汽车电子 | 发布时间:2017-10-31 | 人气: | #评论# |本文关键字:锂电池
摘要:这篇内容主要取自《Overview of a Year of Battery Fire Testing by DNV GL for Con Ed, NYSERDA and FDNY》,是由美国消防协会(NFPA)关于固定电池储能系统防火技术委员会(Technical Committee on Stationary Ener

这篇内容主要取自《Overview of a Year of Battery Fire Testing by DNV GL for Con Ed, NYSERDA and FDNY》,是由美国消防协会(NFPA)关于固定电池储能系统防火技术委员会(Technical Committee on Stationary Energy Storage Systems)讨论的一些材料,值得一读。

主要分为两部分内容

1)各种电池燃烧毒性和排气特性

这部分内容,主要是从火灾发生之后,不同电池特别是不同化学体系锂电池排放的有毒气体和对人员在气体层面的影响。

测试仪器方面采用Gasmet DX4000 FTIR对以下气体进行检测:O2,CO,NO,CO2,NO2,SO2,CH4,乙烯,苯,甲苯,丙烷,乙烷,

内部放置个热电偶和入口温度

图1 单体测试方法

图2 模组测试方法和过程图像

整个实验过程主要监控的是易燃和有毒气体

监测的主要有毒气体是CO,HCl,HF,HCN,苯,甲苯

与塑料相比,这些气体的火焰能量产出有限,以下为气体成分对比

图 气体排放严重跟踪表格和实际产生PPM

由于故障/火灾的性质,整个燃烧的峰值很高,持续时间相对比较短

图3 不同化学体系的电池气体排放

在电气的排放过程中,CO大量产生,HCl是对整个系统通风过程的主要驱动力

图4 HCI和CO的排放结果,基于空间的尺寸和出现失效的电池数量的特性表格

小结:这部分内容,我们可以移植到乘用车、大巴车还有相关储能设施还有存放电池的空间,来评估存量所带来的风险,特别是不同内容下的排风要求

2)灭火特性

这里的实验采用加压水罐,对于软包电池进行灭火实验,有些结论是比较实用的:

  • 未加压的单体在测试中显示出比加压电池单体更高的气体排放性,而且不容易被熄灭

  • 单体电池即被水熄灭,仍然继续在热的时候产生气体

  • 在灭火过程中能够,可燃气体的不断产生会是一个非常重要的注意点

所有的灭火剂都电池扑灭

持续冷却时,水比其他灭火剂更好

在不同类型的化学体系中,水表现出较好的冷却能力

未来在重点区域,需要基于放热率

预期电池引起的火灾潜在燃烧程度,在灭火系统部署足够的用水量,也需要根据探测系统了解火灾的实际过程

以下是设计消防系统的主要注意点

在灭火过程中,需要由足够级联保护,使在电芯表面被冷却,内部深层电芯也尽快冷却下来,缺乏持续冷却时,热量会快速回流电池并重新点燃剩余的活性物质。

如果不是一次到位,整个灭火过程会比平时需要更多的水,电池内火焰会复燃,分几次放出(电池重燃发生的过程往往在在几秒到几分钟内发生)

一旦电池完全冷却了,能保持稳定很长一段时间

把电池淹没在水冷,证明可以有效地冷却电池和相应的热威胁

即使在淹没电池之后,很多电池继续保持活性并保持电压

在浸入时,电池继续排气(主要是CO和H2)

在浸没期间,pH通常下降到〜6,一个严重烧坏的电池几个小时后pH值升高到11,数天后增加到13

3)应用

在公共道路上,如果出现燃烧迹象,第一时间让司机离开电动汽车,这事情搞不定。

备注:评估电池系统危害,主要是有有毒气体、火焰和电能释放的环节,在有毒气体排放可能被我们之前考虑比较少

但是对于未来发展小储能,和存放成品电池模组、成品电池包和未来待回收处理的废旧电池的时候

当类似Tesla的储能装置渗透到我们身边的时候,或者类似daimuler做的大的回收电池储能中心

我们需要考虑整个建筑的灭火、排气和火灾预警系统,锂电池行业渗透到电气能源的主流地位,尚需要一点一滴的努力


责任编辑:电气自动化网

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