事故案例|電瓶車在電梯中爆燃,比濃煙和毒氣更危險的是僥幸心理

  • 更新時間:2022-07-15
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據(jù)報道,2021年5月10日19時34分,成都市成華區(qū)城南立交附近一小區(qū)的電梯轎廂中,發(fā)生了電瓶車起火事故,導(dǎo)致電梯內(nèi)多人受傷,其中包括一名嬰兒。據(jù)受傷嬰兒的父親介紹,孩子仍需在重癥監(jiān)護室中觀察至少24小時后方能確認(rèn)是否脫離生命危險。而當(dāng)時抱著孩子的婆婆,燒傷情況也較嚴(yán)重。

仰儀科技安全提示:請勿將電瓶車或電池帶入電梯及家中等狹小密閉的空間。


轎廂關(guān)閉后電瓶車突然起火


禁止把電瓶車停放在走廊、樓道、安全通道等緊急出口處充電。

電瓶車停放在室外規(guī)定地點;控制充電時長在8-10小時內(nèi);不要私拉電線充電

私自改裝電瓶車

使用中經(jīng)常過充和過放;電瓶車充電器與電池不匹配


市面上的電瓶車品牌種類繁多,但其能量來源基本以鋰電池或鉛酸電池為主。作為重點關(guān)注鋰電池?zé)岚踩珳y試解決方案的行業(yè)專家,我們將從更加專業(yè)、科學(xué)的角度,帶您了解電池?zé)崾Э乇澈蟮臋C理。


鋰電池?zé)崾Э販y試與關(guān)鍵儀器

熱失控指電池單體放熱連鎖反應(yīng)引起電池溫度不可控上升的現(xiàn)象。造成動力電池?zé)崾Э氐恼T因主要有機械濫用、電濫用和熱濫用,熱失控可能由這三個因素單獨或者耦合誘發(fā)。


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圖1 鋰電池?zé)崾Э剡^程圖[1]


結(jié)合電池材料熱穩(wěn)定性與分解特征,鋰電池?zé)崾Э剡^程大致分為三個階段:

(1)自反應(yīng)放熱階段:由于內(nèi)部短路,外部加熱或者電池自身在大電流充放電時自身發(fā)熱,使得電池內(nèi)部溫度上升至90~100℃左右,SEI膜開始收縮分解,正負(fù)極材料與電解質(zhì)發(fā)生接觸,負(fù)極開始與電解液反應(yīng),放出熱量進一步提高溫度;

(2)電池放氣鼓包階段:鋰電池溫度持續(xù)上升至200℃以上,正極發(fā)生分解反應(yīng),釋放熱量并產(chǎn)生氣體,使得電解質(zhì)發(fā)生分解,進一步升溫;

(3)電池?zé)崾Э乇A段:極高的溫度,導(dǎo)致鋰電池發(fā)生大規(guī)模內(nèi)短路,電解液燃燒放出大量熱量與氣體,進而導(dǎo)致電池燃燒爆炸。

電池?zé)崾Э厥请姵匕踩闹匾M成部分,關(guān)于鋰電池?zé)崾Э胤矫娴难芯恳彩卿囯姵匦袠I(yè)研究的熱點。包含鋰電池?zé)崾Э匾蠛蜏y試方法的標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 36276-2018、UL 9540A:2018和UL 1973:2018等。GB/T 36276-2018側(cè)重于檢測儲能用鋰離子電池在發(fā)生熱失控時是否發(fā)生起火、爆炸。如若發(fā)生起火、爆炸,試驗終止且判定型式試驗不合格,直接影響產(chǎn)品的出廠使用;UL 9540A:2018側(cè)重于檢測儲能系統(tǒng)用電芯發(fā)生熱失控時,對其起火特性進行評估,獲得相關(guān)數(shù)據(jù),以用于確定儲能系統(tǒng)防火防爆措施;UL 1973:2018側(cè)重于檢測電池系統(tǒng)中電芯發(fā)生熱失控時,對周圍電芯及電池系統(tǒng)的影響,獲得相關(guān)數(shù)據(jù),以便通過電芯設(shè)計減少單個電芯失效時對整個電池系統(tǒng)的影響。

GB/T 36276-2018和 UL 9540A:2018觸發(fā)電芯熱失控的方法均為加熱法[2]。UL 1973:2018除采用外部加熱法外,提供了多種觸發(fā)熱失控方法,包括內(nèi)部缺陷類:導(dǎo)電污染物、隔膜破壞、內(nèi)部加熱器;外部應(yīng)力類:外部加熱器、擠壓機制、針刺、短路、過充。

為了能夠更準(zhǔn)確地對鋰電池的熱安全性能進行評估,研究者希望能夠在絕熱實驗環(huán)境下對鋰電池進行熱失控測試,測試的關(guān)鍵儀器為電池絕熱量熱儀。電池絕熱量熱儀通過追蹤電池溫度變化,并動態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度,可消除電池與環(huán)境之間的溫差,從技術(shù)層面實現(xiàn)系統(tǒng)的熱動態(tài)封閉。在這種絕熱測試環(huán)境下,電池的溫度變化必然是自身吸放熱導(dǎo)致的。因此通過絕熱量熱儀可以準(zhǔn)確測定電池?zé)崾Э剡^程中的關(guān)鍵參數(shù)。


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圖2 GB/T36276-2018 熱失控試驗加熱裝置示意圖[2]


以18650電池為例,可利用小型電池絕熱量熱儀進行測試。利用儀器的H-W-S工作模式進行熱失控實驗,可以得到如圖3所示的電池?zé)崾Э販厣€。曲線前半部分為“H-W-S” 模式,儀器將通過外部加熱實現(xiàn)電池臺階式升溫,并重復(fù)進行加熱-等待-搜尋過程,直至檢測到鋰電池開始自放熱。隨后儀器將自動跳轉(zhuǎn)為“絕熱追蹤”模式,電加熱系統(tǒng)將控制電池周圍的環(huán)境溫度緊跟電池溫度變化,確保電池產(chǎn)熱完全用于升高自身溫度。通過鋰電池?zé)崾Э厍€,我們可以對其中一些特殊的溫度點進行測定和分析,評估電池的熱安全性能。例如,Tonset是鋰電池自放熱起始溫度,電池自產(chǎn)熱速率高于0.02 ℃/min,可以認(rèn)為該溫度下SEI膜開始分解。高于此溫度,電池將出現(xiàn)明顯的自產(chǎn)熱;而TTR是熱失控引發(fā)溫度,一般定義為電池的自產(chǎn)熱速率高于1℃/s 的溫度。在此溫度后,電池將出現(xiàn)劇烈溫升,溫升速率可能高達105 ℃/min,同時一般會伴隨產(chǎn)生大量的光和熱;Tmax是鋰電池?zé)崾Э剡^程能達到的最高溫度。


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圖3 18650電池?zé)崾Э販y試溫升曲線


小型電池絕熱量熱儀僅能滿足18650等小型鋰電池的熱失控實驗需求,而體積和容量較大的鋰電池或模組需要使用腔體尺寸更大、功能更豐富、防護等級更高的大型電池絕熱量熱儀進行測試。大型電池絕熱量熱儀不僅能夠通過程序升溫等熱濫用方式誘發(fā)電池?zé)崾Э?,還可以進行過充、過放、外部短接等電濫用以及針刺、擠壓等機械濫用實驗,并測定熱失控相關(guān)數(shù)據(jù)。另外,大型電池量熱儀還可以通過內(nèi)置攝像頭直觀地觀察實驗現(xiàn)象。從下面的視頻中可以看出,熱失控發(fā)生后,伴隨著溫度急劇變化,電池將經(jīng)歷發(fā)生氣體噴出、火焰噴射、燃燒和熄滅結(jié)束四個階段。研究表明,電池?zé)崾Э剡^程產(chǎn)生的烷烴類氣體和電解液蒸氣與氧氣混合后極易被引燃,隨即可發(fā)生爆炸式燃燒[3]。