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这样的方法控制电池热失控会更保险

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发表时间:2018-09-25 17:14来源:美剧下载,美剧在线观看,美剧天堂-熊猫影视网

近期多起电动汽车起火爆炸事件再次将动力电池的安全性问题推上了风口浪尖,三元材料取代磷酸铁锂材料电池在带来电动汽车续航里程增加的同时,也导致了电池安全性的降低,在发生碰撞事故时容易引起动力电池燃烧等安全事故。

为了增加在动力电池发生燃烧事故时车内乘客的逃生时间,一般需要在电池箱内部增加灭火系统,抑制热失控在电池箱内部的蔓延。与传统的有机物燃烧不同,电池体系内即包含还原剂,也包含氧化剂,因此简单的隔绝空气并不能阻止锂离子电池的燃烧,也就是传统的灭火剂并不一定适用于扑灭动力电池火灾。


一、动力锂离子电池起火主要有以下特点:


1.    着火速度快、持续时间长

根据NFPA(美国消防协会)的实验,火势仅仅数秒钟的时间就在动力电池模块内快速的蔓延,持续约27min。


2.   燃烧温度高

动力电池燃烧的一大特点是温度高,根据NFPA的实验,燃烧中电池外部最高温度可达283-1090摄氏度,电池内部的温度可达572-1121摄氏度,如此高的温度足以引燃电池模块内部和汽车内的其他可燃材料,产生更大的火灾。


3.   扑灭困难

对于动力电池而言,大部分燃烧反应发生在电池外壳内部,电池外壳阻碍了灭火剂发生作用,在实践中动力电池火灾的扑灭时间往往超过了消防员所携带的氧气瓶的供氧时间,对消防员的人身安全构成了一定的威胁。

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灭火困难

二、如何正确为动力电池灭火

为了验证不同灭火剂对动力电池火灾的扑灭效果,美国联邦航空管理局FAA测试了基于水溶液的灭火体系,如水、AF-31、AF-21等,气体灭火剂,如FM-200、FE-36,以及干粉灭火剂,研究表明灭火剂的冷却效果是影响灭火效果的关键因素,因而水基灭火剂扑灭锂离子电池的效果最好,而干粉和气体灭火剂对锂离子电池火灾基本上没有效果。


中国的一些研究院所,例如中国科学技术大学等的研究表明二氧化碳、干粉等灭火剂对扑灭锂离子电池火灾效果不大,其实这也不难理解,这主要是因为这些灭火剂的主要工作原理是通过隔绝空气中的氧气,从而使得燃烧反应无法进行,但是在锂离子电池内部正极材料,特别是在充电状态下的正极材料本身就是一种强氧化剂,而负极活性物质、电解液等都是还原剂,已经具备了基本的燃烧条件,因此普通的隔绝空气型灭火剂无法对锂离子电池火灾起到效果,只有能够快速冷却效果的灭火剂,迅速带走燃烧产生的热量,使得燃烧反应不具备持续进行的条件,才能扑灭锂离子电池火灾。


虽然水作为灭火剂扑灭动力电池火灾的效果非常好,然而在实际使用中仍然存在不少问题,例如扑灭时间长、耗水量大,因此水并不是一种十分高效的灭火剂。2009年德国博世公司和2013年德国机动车检验协会(DEKRA)通过几种灭火剂的测试实验表明,F-500是一种高效的动力电池灭火剂,其工作原理主要是通过添加剂有效的降低水的表面张力,从而在喷射的时候能够形成微小的水滴,这些水滴能够扩散到锂离子电池的内部,迅速吸收热量,从而大幅提升了灭火效率,使得灭火时间大幅缩短,灭火剂用量大幅减少,非常适合在电动汽车上使用。甚至在飞机这样一些特殊场合上,采用该类灭火剂也能够在电子设备电池发生燃烧时迅速扑灭火灾,降低风险。


综上,在电池箱内部增加灭火能力更好的灭火剂,可以防止火焰发生或者扩散。除此之外,控制电动汽车电池热失控还有以下几个措施:

(1)防止火焰发生。设计阀体的喷射方向引导火焰的生成方向;保证密封性。

(2)考虑高温气体扩散对电池系统其他部件的影响,及时排出高温气体。

(3)增强电池系统内部的散热;将故障电池周围的电池进行放电;在电池之间填充导热材料吸收热量等方法来抑制热失控的扩展。

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电池热热失控

三、材料如何控制热失控扩散:

通过热失控过程及机理分析,关键要素是给电池散热、降温。粉体厂商针对上述三中提到措施(3)给出的建议:采用导热阻燃导热片的方式,将其缠绕在电芯周围,保护内部关键电子器件、电芯和母线,避免电涌和电池起火的风险,避免机械震动、湿气和温度波动对电池的影响。(推荐用低比重导热阻燃垫片用导热剂GD-S211A)。


动力电池系统安全性问题涉及甚广,需要更深入以及全面的研究,并提出行之有效的预防和监控措施。金戈新材同样会坚持不懈,不断深入研究,为新能源汽车动力电池贡献性能更优的电池封装材料用阻燃导热剂。


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