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1、电动汽车动力锂电池火灾危险性分析王式民，刘畅，杨涛涛（枣庄科技职业学院，山东枣庄277599）O引言在我国贯彻落实新能源汽车战略的环境背景下，电动汽车行业已经成为国家重点进行扶持的战略新兴产业，在能源机构改革方面、环境保护方面具有重要意义，但是近几年来电动汽车在实际应用中经常出现火灾事故问题，容易引发生命财产安全隐患，使人们对电动汽车使用的安全性产生质疑，甚至加大了人们对其安全隐患的忧虑，使电动汽车的推广受到一定影响。因此，未来应重点关注电动汽车动力锂电池应用的安全性，严格分析火灾危险性特点与规律准确的进行处理，从根源上预防安全隐患问题所来的影响。1电动汽车动力锂电池火灾危险性分析1.1 热失
2、控风险分析实际上，动力锂电池出现火灾事故风险问题的原因就是电池释放出化学能之后会有热失控的现象、热失控扩展的现象，最终引燃或者爆炸事故。从锂离子电池的热失控理论情况、反应特点、热模型情况、模拟情况和实验操作情况来讲，热失控主要就是电解质阳极与阴极相互之间出现了放热反应，导致温度有所提升，压力有所增加，使得锂电池出现膨胀现象、喷射现象甚至还会有火灾事故、爆炸事故。使用化学热力学技术措施、能源释放技术措施，评价电解质情况，通过测试扫描量热仪设备开展测试活动，可以明确发现，锂离子电池在应用期间具有较高程度的机械刺激敏感性、爆炸威力很高，在充电放电期间，热惯量可能会导致整体系统的稳定性受到影响，并且大
3、功率的充电也可能会使得电池的耐用性降低、安全性受到不利的危害，主要原因就是在发热量不断提升、电池容量衰减的情况下，电极镀层也会呈现出衰减的态势，会引发动力锂离子电池出现热失控的现象。另外，电池应用期间具体的稳定性会在剩余容量增多的情况下降低，最终可能会引发热失控传播，出现严重的多米诺效应，导致整体电池的使用安全性降低。在高摄入热的通量环境下，锂电池通常会出现猛烈燃烧的现象，放热速率峰值、还有其中的总热量，也会在高热量摄热增多的情况下增大,导致最终的起火放热速率峰值时间降低，总热量会不断增多。锂电池的燃烧情况大致分为起火阶段、稳定燃烧阶段和熄灭阶段，也可能会有冒烟喷射的现象，甚至会有爆炸燃烧、喷
4、射火的情况，在热功率逐渐增多的同时，燃烧时间也会有所减少，但是实际上燃烧特性不会受到电压的影响。另外，在应用过程中，当锂电池的表面温度超出150T时热失控风险发生率会升高Q目前在动力锂电池应用期间出现火灾事故的，通常为单个或是单组锂电池出现热失控的现象，在较为封闭的环境中，热传播速度加快，使得电池整体的安全性降低、一些专家开始将锂离子电池模组、火灾实验模型当做是主要的研究方向，创建火灾实验模型，对热失控之后的热传播特点进行研究，发现在封闭空间环境中，没有充足的散热条件,电池模组就会出现热量不断提升的现象，发生故障问题，最终引发活性电池爆炸，产生连锁性的反应。如果不能合理、严格地进行控制和预防，
5、将会在出现热失控现象之后引发严重后果，不仅不能确保动力锂电池的良好运用、安全使用，而且还会造成不良的影响、不利的危害，不符合当前的发展特点。1.2 火灾危险性的特点分析电动汽车动力锂电池发生火灾事故的特点较为明显，一方面，火势蔓延的速度非常快，燃烧过程中的温度很高，另一方面，存在很多潜在性的风险问题，例如：中毒风险、爆炸风险，另外燃烧的持续性时间很长，还有二次燃烧的可能性。据调查单个锂电池很有可能会释放很大的热量，热量的强度很高，还有可能会释放毒气体如二氧化碳、一氧化碳等，在电池电解质分解的过程中还有可能产生甲烷气体，而甲烷会和氧气出现完全燃烧或者不完全燃烧反应，最终生成一氧化碳和二氧化碳气体
6、，这也表明锂电池火灾事故具有一定的危险性。锂电池燃烧情况很容易受到SOC（SystemonChip,系统级芯片）数据值的影响，在数据值较低的情况下，锂电池在火灾过程中热释放率就会增多、有毒气体排放量增加、电池本身的温度也会大幅上升，甚至还会释放出有毒气体氢氟酸，尤其是在SOC数据值为0%的情况下，所产生的一氧化碳气体非常高，烟气的毒性也很强。在SoC数据值为50%的情况下，所生成的烟气量最高，但一氧化碳的含量却有所减少Q除此之外，在应用过程中动力锂电池还可能会受到一些因素的影响出现火灾危害的问题，如燃烧过程中释放的有毒气体、烟气等，会危害人们的身体健康乃至于生命安全。2电动汽车动力锂电池火灾危
7、险的防控措施2.1预防措施为最大限度预防电动汽车锂电池出现火灾风险隐患，未来应采取合理的研发预防措施，在科学预防的情况下规避安全隐患，尤其需要大力进行具有阻燃特点的电解液研究，开发研制耐高温性能、耐高压性能的隔膜材料，并且在实际研究中重点开发温度范围很宽、安全性较为良好的固态锂电池，创建热失控火灾实验模型，完善锂电池的火灾危险性评估体系，在生产过程中进行针对性评估，及时了解风险隐患问题并合理处置。在具体工作中，还需增强火灾防控的性能，建设初期火灾预警系统、防控系统，合理选用先进的灭火器材料，改善灭火技术。（1）在实际研究过程中应尽可能地增加科研经费费用，合理进行新型材料的研究，尽量增加电池的能
8、量密度，从根本上提升安全性，积极借鉴国内外先进的技术，保证锂电池的使用安全。（2）应阶段性的进行热失控、引发燃烧试验活动，归纳汇总温度数据值、火焰数据值、喷射距离数据值、释放可燃数据值、释放有毒有害气体数据职等，便于研发出可行性的预防风险方案。（3）借助先进的仿真模拟软件系统，对电池热失控所引发的整体电动汽车火灾的热释放速率情况、热传播途径情况、燃烧途径情况等进行模拟，明确具体演变规律，便于筛选针对性的预防措施，同时还要结合火灾模型实验的具体情况，为电动汽车锂电池创建完善的安全技术标准要求，在生产期间结合基础标准执行工作，使其可以满足火灾安全的基本要求。（4）创建初级性的火灾预警指标系统，对初
9、期发生火灾的情况进行研究，在预警系统的帮助下，可以初期发出警报信息，并且利用干粉灭火方式、气体灭火方式等，预防发生更为严重的火灾事故。需要注意的是，在预防过程中应提出不同的防控措施、仿真模拟的措施等，以增强预防的准确度、有效性，杜绝发生安全隐患。2.2控制措施在使用期间，如果电动汽车的锂电池出现火灾危险事故，就要尽快进行灭火，预防出现火势蔓延的现象，尽可能提早了解到热失控的征兆与情况，然后进行热失控控制后，阻止初期火灾。在此过程中，首先应该积极创建扑救动力锂电池初级火灾的防控装置设备，结合锂电子电池热失控的整个流程情况、温度变化特点等，设置5（rC、701、80OC三个等级的预警系统，在保证系
10、统性能的情况下可以提前预测火灾风险问题、提前做出预警，便于消除火灾。也可以运用空气冷却技术、液体和热管冷却技术对电池进行热管理，在热传播或热失控的情况下消除最初的火灾安全隐患。另外，还需研究开发发生火灾过程中的扑救技术与机械设备，提高扑救的成功率，以免发生火灾蔓延问题、火灾事故严重性问题。为增强动力锂电池的火灾危险性控制效果，应健全相应的管理机制，重点根据动力锂电池的火灾危险性特点、应用的危险性情况等，科学化的运用控制措施和控制手段进行处理，尤其是要事前设定相应的火灾危险性预警机制，在动力锂电池运行过程中如果有火灾的危险性因素、风险元素，就要及时做出风险预警和危险警告，使电动汽车使用者可以快速
11、了解危险信息，自主解决问题或到维修店进行处理，这样不仅能降低火灾危险事故的发生率，还能提高动力锂电池使用的安全水平。需要注意的是，应向电动汽车使用者宣传相关的火灾危险性控制信息、防控知识，使其在使用期间能自觉预防、控制动力锂电池的火灾隐患，保证应用的安全性能。3结束语综上所述，电动汽车动力锂电池可能会因为热失控或其他风险隐患引发火灾危险，出现火灾危险事故之后会释放出有毒气体、有害气体，对周围环境和设备的安全性造成不利影响。因此，在其使用过程中，应该重点考虑如何预防控制火灾危险性隐患，在设备生产环节、研发环节应研究开发先进的技术措施，在先进技术的帮助下有效预防风险隐患，并且通过先进的预警系统、火灾扑救系统等，在发生火灾风险时维护设备安全性，从根本层面入手规避安全隐患风险或其他问题。
