鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:251次 | 2023年09月15日
鋰離子電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)各環(huán)節(jié)要相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)防范
在當(dāng)代社會,鋰離子蓄電池的使用越來越廣泛。其高能量密度的特性使之在眾多范疇得到使用,包括移動(dòng)電子設(shè)備、交通工具、能量存儲系統(tǒng)等等。在某些特定情況下,這種形式的電池有著嚴(yán)重的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)公開報(bào)道,僅在2016年,國內(nèi)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)火災(zāi)事件就有40余起,遍布在鋰離子電池的加工、運(yùn)輸、使用、回收等各個(gè)環(huán)節(jié)。
目前,關(guān)于鋰離子蓄電池及其倉儲的消防研究還比較有限。在美國,已經(jīng)有一些專業(yè)機(jī)構(gòu)開展了這方面的研究,包括美國國家防火協(xié)會(NFPA)、美國消防研究基金會(FPRF)、美國法特瑞互助保險(xiǎn)公司(FMGlobal),等等。
鋰離子蓄電池的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)
鋰離子蓄電池由正極、負(fù)極、隔膜、電解液組成,正負(fù)極浸潤在電解液中,鋰離子以電解液為介質(zhì)在正負(fù)極之間運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)電池的充放電。在充放電過程中,鋰離子在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌。
如今的市場上有著各種類型的商業(yè)化的鋰離子蓄電池。比如,通常用在手機(jī)及移動(dòng)電子設(shè)備上的鋰鈷氧化物電池,還有通常用在電動(dòng)工具上的鋰鎳錳鈷電池。工業(yè)研究將持續(xù)發(fā)展更多類型的鋰離子蓄電池,其特性各不相同。目前來說,尚不清楚這些特性是要怎么樣影響火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在一個(gè)鋰離子蓄電池相關(guān)的火災(zāi)中,一個(gè)電池可能釋放的總能量包括它的電能(容量)、荷電狀態(tài)(剩余電量)以及可燃物負(fù)荷(電池的外殼和包裝材料)。任何其中一種能量的新增都有可能會新增火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。
鋰離子蓄電池存在著一些消防方面的挑戰(zhàn),包括熱失控的可能性和鋰離子蓄電池中易燃的電解液的存在。其中,熱失控可導(dǎo)致電池的自燃,其在火災(zāi)中相當(dāng)于是火源。另外,假如火災(zāi)發(fā)生在鋰離子蓄電池的倉儲中,其燃燒會很劇烈,要專門研究,增強(qiáng)其保護(hù)。
熱失控指的是一個(gè)電池的快速自熱反應(yīng)。它可能發(fā)生在幾乎所有化學(xué)物質(zhì)的電池中,而不僅僅是鋰離子電池。在一個(gè)熱失控的反應(yīng)中,一個(gè)電池迅速釋放其儲存的能量。此外,熱失控最有可能發(fā)生在充電過程中,或在電池充電完成后的瞬間。鑒于有限的研究,目前還不可能去詳盡評估這些變量是要怎么樣影響火災(zāi)整體的嚴(yán)重性或者可能性。
鋰離子蓄電池中的電解質(zhì)是可燃的。在電池破壞的情況下,假如暴露在點(diǎn)火源中,電解液可能會泄漏到環(huán)境中,并繼續(xù)燃燒。其他電池中的電解液,包括鎳鎘、鎳氫和鉛酸,都是不可燃的。在鋰離子電池中,電解液準(zhǔn)許鋰離子在陰極和陽極之間轉(zhuǎn)移(在放電過程中)。鋰離子蓄電池中的電解質(zhì)含量并不確定,它隨著電池容量、電池密度和電池的化學(xué)性質(zhì)變化而變化。
在電池的倉儲設(shè)施里,電池?fù)p壞可能是由外部或內(nèi)部原由造成的。外部原由包括一場與電池?zé)o關(guān)的火災(zāi)導(dǎo)致其熱失控,以及機(jī)械破壞,例如不善的解決(電池掉落或者被鏟車撞破)。內(nèi)部原由包括電氣問題(電池被過度充電,過度放電或者短路),以及由于制造缺陷引起的內(nèi)部故障。任何這些故障都有可能導(dǎo)致熱失控和電解質(zhì)的泄漏。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
鋰離子蓄電池的消防保護(hù)
首先,有一種誤解是,人們可能認(rèn)為水會新增鋰離子電池起火的風(fēng)險(xiǎn),這可能是由于對鋰離子電池與金屬鋰離子電池的混淆。金屬鋰離子電池含有自由的鋰金屬,假如水被使用到燃燒的鋰金屬上,那么大量的氫氣將被釋放。這些氣體將會燃燒,加劇火災(zāi)的發(fā)展,從而導(dǎo)致快速升溫柔類似爆炸的效應(yīng)。然而,與金屬鋰離子電池不同的是,鋰離子蓄電池中并沒有游離的鋰金屬,因此這種現(xiàn)象是不可能發(fā)生的。
關(guān)于少量的鋰離子蓄電池存儲,提議將其存放在可靠的可燃液體安全柜內(nèi),或者放置于一個(gè)隔離的房間內(nèi)。其目的在于戒備鋰離子蓄電池自燃并引燃其他可燃物,進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)的蔓延及失控。
假如鋰離子蓄電池大量存放在倉庫中,不管是堆放在地上還是存放在貨架中,針對其劇烈燃燒的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),最佳的滅火措施便是供應(yīng)充分的噴淋保護(hù)。假如沒有足夠的噴淋保護(hù),那么很有可能大量的電池會被火災(zāi)影響,并導(dǎo)致電池的熱失控。而一旦熱失控開始發(fā)生,臨近的電池會發(fā)生熱失控的連鎖反應(yīng),并導(dǎo)致火災(zāi)的失控。
目前,還沒有針對保護(hù)倉庫中存儲的鋰離子蓄電池的公開標(biāo)準(zhǔn)或者指揮方法。正在進(jìn)行的研究也僅限于保護(hù)在紙箱中存儲的鋰離子蓄電池。
含有鋰離子蓄電池的設(shè)備(例如電動(dòng)工具、筆記本電腦)的存儲并不會帶來同樣類型的危險(xiǎn),因?yàn)樵O(shè)備本身會將電池組裹起來,進(jìn)而延緩電池筆直暴露于火災(zāi)中。因此,關(guān)于這些商品的存儲的保護(hù),通常是基于商品的貨物等級的分類。而貨物等級的分類通常是由產(chǎn)品本身、包裝材料和貨物托盤所決定的。
美國法特瑞互助保險(xiǎn)公司(FMGlobal)通過美國國家防火協(xié)會(NFPA)及美國消防研究基金會(FPRF)與財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)研究組(PIRG)聯(lián)合完成了一個(gè)多階段的項(xiàng)目。FMGlobal對儲存在紙箱包裝中鋰離子蓄電池進(jìn)行了中等規(guī)模的自由燃燒實(shí)驗(yàn)。在這些實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,得出的結(jié)論是,隨著電池容量的新增及充電量的新增,電池的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)也會新增。探測還聲明,大尺寸電池比小尺寸電池更早被點(diǎn)燃。
在2016年,F(xiàn)MGlobal還開展了相關(guān)全尺寸火災(zāi)探測,以研究噴淋系統(tǒng)對鋰離子蓄電池倉儲火災(zāi)的控制。針對在紙箱中存儲的不同類型的鋰離子蓄電池,這個(gè)研究項(xiàng)目供應(yīng)了如下保護(hù)提議:
鋰離子聚合物袋裝式蓄電池(容量不大于20Ah,剩余電量不大于50%)和鋰離子圓柱狀蓄電池(容量不大于2.6Ah,剩余電量不大于50%);噴頭流量系數(shù)為K320,噴頭最低工作壓力為2.4巴,用途面積內(nèi)開放的噴頭數(shù)量為12個(gè);鋰離子蓄電池組(例如由18650型的圓柱形蓄電池包成,總?cè)萘坎淮笥?6Ah,剩余電量不大于50%)。
鋰離子蓄電池的開發(fā)使用還將持續(xù)。更多的由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車將轉(zhuǎn)向電力驅(qū)動(dòng),這也將新增對電池的需求。公司和家庭也可能會使用大型蓄電池單元來儲存可再生能源。因此,研發(fā)低危險(xiǎn)性的鋰離子蓄電池以及增強(qiáng)對鋰離子蓄電池火災(zāi)保護(hù)的研究也將顯得尤為緊要。