中国储能网讯:锂离子电池以其使用寿命长、绿色环保等优点,已经成为最具竞争力的电池之一,其中磷酸铁锂电池因其在能量密度、成本、可靠性等方面的优势在市场上独占鳌头。但是由锂电池热失控引起的消防安全事故屡见不鲜,因此锂电池的安全问题一直饱受争议。
及安盾消防针对磷酸铁锂电池的消防安全问题拥有4年及以上的专项研究经验,磷酸铁锂电池内灭火介质到底该如何选型?下面针对不同灭火介质(液氮、全氟己酮、七氟丙烷、二氧化碳、气溶胶)在磷酸铁锂电池热失控实验的表现数据或许能揭晓答案。
试验模型:某知名电池厂商100Ah磷酸铁锂方形铝壳电池,标称电压3.2V,电池极耳间装配安全阀,电池内部过充产气的压力可在安全阀破裂后释放。
热失控判定标准(根据GB38032电动客车安全要求-2020):
①试验对象产生电压降,且下降值超过初始电压的25%;
②监测点温度达到电池厂商规定的最高工作温度;
③监测点的温升速率dT/dt≥1℃/s,且持续3s以上。
当①和③或者②和③发生时,判定发生热失控。
将电芯过充至热失控,然后将相应灭火介质对准热失控电芯释放,热电偶布置过充电芯极耳、周边电芯等位置,试验结果见下表1:
表1
对比上述实验,电池热失控发生后起火后,降温型灭火介质可以延缓电池的热失控,但是并不能终止热失控的发生,一旦灭火介质喷放完毕,热失控迅速继续发生。且上述灭火介质的降温效果:液氮>二氧化碳>全氟己酮>七氟丙烷>气溶胶。
但在实际运用过程中,需综合考虑各方面因素,比如成本、是否便于安装、起明火后的灭火能力等。其对比见下表2。
表2
根据磷酸铁锂电池模块的燃烧特性和火灾特点,灭火剂必须具有如下性能:
1)应具有扑灭复合型火灾(如A类、B类、C类)的性能;
2)能够克服三维喷射火的冲击,使灭火剂到达燃烧根部;
3)能够快速感应并迅速扑灭明火,防止明火导致更大的灾害;
根据本文所述实验结果,降温型灭火介质确能延缓电池热失控时间,但是需要大量的灭火介质持续喷放,这对实际安装情况和成本方面有很大的考验。
及安盾针对电池pack内研发的脉冲式气溶胶灭火装置和脉冲式全氟己酮灭火装置体积小巧,可以安装在电池箱内部,形成脉冲后极容易从根部切断火源。气溶胶降温效果虽不明显,但是其喷放后能够克服三维喷射火的冲击,使灭火剂到达燃烧根部进行灭火,且灭火后依然能达到五分钟不复燃不爆炸的要求。
不同电池的灭火介质选择需要根据各企业的实际情况来决定,不能一味追求某一个性能指标而忽略了实际应用中的作用和效果。我们应该报以开放的心态,能够低姿态进入市场且能满足不同场景灭火需求的灭火介质就是好的灭火介质。