Эта статья расскажет вам об опасности возгорания литий-ионных батарей и о ходе соответствующих исследований.

Литий-ионные батареи (Lithium - ion Battery) полагаются на движение лития между положительными и отрицательными ионами для полной зарядки и разрядки, это своего рода высокопроизводительные батареи. Литий-ионный аккумулятор «Литиевая батарея».

(Литиевая батарея), последний из материалов анода - диоксид марганца или тионилхлорид, катод - литиевая батарея в сборе без заряда после завершения резервуара имеет электричество, в процессе зарядки и цикла разрядки, чтобы вызвать внутреннее короткое замыкание батарей, лития кристаллизации и, как правило, запрещено заряжать, поэтому не следует называть «литий-ионные батареи».

Литий будет первоначально задуман для разряда американским изобретателем 19 века Томасом Эдисоном, он предполагает, что Li + MnO2 = LiMnO2 является разрядом РЕДОКС-реакции. Но из-за химической природы лития очень живой, очень высокий к требованиям обработки, хранения, использования, поэтому долгое время не получал применения. В 1980-х годах лаборатории Bell успешно провели испытания первых доступных перезаряжаемых аккумуляторов с литий-ионными графитовыми электродами. В 1991 году SONY выпустила первые коммерческие литий-ионные аккумуляторы. С тех пор технология литий-ионных аккумуляторов быстро развивалась из-за высокой плотности энергии. (масса и объем, чем у никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей той же емкости, чтобы уменьшить более чем на 50%, плотность энергии 540 ~ 720 кДж / кг), высокое напряжение холостого хода (напряжение мономера от 3,3 В до 4,2 В, эквивалент трех серий никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей), большая выходная мощность (300 ~ 1500 / кг), отсутствие загрязнения (не содержит вредных тяжелых металлов, таких как кадмий, свинец, ртуть), длительный срок службы, отсутствие эффекта памяти , быстрая зарядка, широкий диапазон рабочих температур (20 ~ 60 ℃) и т. д., широко используются в бытовой электронике, военной промышленности, авиационной продукции и других областях. С быстрым развитием технологий электромобилей литий-ионные батареи стали Важный из электромобилей, гибридный источник энергии для электромобилей. Прогнозируется, что нынешний масштаб рынка литий-ионных аккумуляторов будет расти на 20% в год, литий-ионные аккумуляторы, глобальный рынок которых оценивается в 8 миллиардов долларов в 2011 году, достигнет 18 миллиардов долларов в 2020 году.

2. Краткое изложение пожара литий-ионной батареи

С широким применением литий-ионных аккумуляторов постепенно возникала опасность возникновения пожара, возникало много значительных пожаров в стране и за рубежом, что вызвало массовый отзыв сопутствующих товаров.

2.1 литий-ионный аккумулятор пожарной и транспортной области

В 2006 году в США, курьерская компания, грузовой самолет DC-8, использующий литий-ионную батарею, загорелся, совершил аварийную посадку в аэропорту, груз горит в течение 4 часов, большая часть грузов исчерпана, три члена экипажа были ранен.

В 2010 году в Дубае разбился грузовой самолет Boeing 747, причиной которого также стало возгорание литий-ионных аккумуляторов. С этой целью Федеральное авиационное управление (FAA) неоднократно предупреждало о потенциальной угрозе безопасности при использовании литий-ионных аккумуляторов по воздуху. Международная гражданская авиация также выдвигает строгие ограничения на транспортировку литий-ионных аккумуляторов.

2.2 поле переработки литий-ионных аккумуляторов

7 ноября 2009 г. в Канаде пожар на складе по переработке литий-ионных аккумуляторов Terrell (Trail) оказал наибольшее влияние на пожар. Пожар на складе расположен в реке Колумбия на юге Британской Колумбии, площадь здания составляет 6500 м2. , принадлежащая штаб-квартире, находится в Анахайме, Калифорния, автобусная компания (TOXCOInc.). В августе 2009 года компания получает специальные субсидии, полученные от министерства энергетики США (DOE) в размере 9,5 миллионов долларов, которые используются для исследования и разработки литий-ионных аккумуляторов. технология утилизации аккумуляторов.

Пожары, когда требуется переработка большого количества памяти, рециркулирующей литиевую батарею и литий-ионную батарею, включая батареи для небольших мобильных телефонов и ноутбуков, также включают использование электромобилей с аккумуляторной батареей высокой мощности. местное правительство запустило региональный механизм аварийной связи. из-за пожара и беспокойства о реакции лития, образующейся под воздействием водного гидроксида лития и водорода, сделать горение более интенсивным, пожарные без большого количества струи воды, только в периферийном управлении, Чтобы предотвратить распространение огня. Сжигание полностью потушило пожар до следующего дня, нанесло некоторый ущерб окружающей среде. Причина не решена, предполагается, что хранящаяся на складе перегретая литиевая батарея короткое замыкание, вызванное высокой температурой горение.

2.3 автомобильная литий-ионная батарея пожарная опасность вызвала повышенное внимание

В качестве важной части для содействия развитию новой энергии для электромобилей, технологии гибридных электромобилей придает большое значение Соединенным Штатам, в 2015 году ожидается, что владение электромобилем достигнет 1 миллиона единиц, производство и продажа электромобилей в Китае будет достигают 500000 единиц. Электромобили с литий-ионными аккумуляторами являются наиболее распространенным видом энергии. В стране и за рубежом в последние годы было несколько случаев возгорания электромобилей с литий-ионными аккумуляторами.

7 января 2010 года городская автобусная компания Урумчи поставила в гараж гибридный электрический автобус с повышенной емкостью и литий-ионным аккумулятором определенного бренда для устранения перегрева железо-фосфатно-литий-ионной батареи (автомобиль из-за холодной погоды в декабре). 23 августа 2009 г., входящее отключение, парк), через 15 дней после пожара.

11 апреля 2011 года в Ханчжоу загорелся электрический пожар в процессе вождения такси, 18 июля 2011 года в Шанхае произошел спонтанный, чистый электрический автобус - неисправности перегрева литий-ионной батареи фосфата железа.

С мая 2011 года американская автомобильная компания по производству литий-ионных аккумуляторов для электромобилей, пожароопасных, привлекает большое внимание международной автомобильной промышленности и пожарного сообщества.

Компания произвела первое в мире применение подключаемых бензиново-электрических гибридов железо-фосфатных литий-ионных аккумуляторов, проведенных Национальной администрацией безопасности дорожного движения (NHTSA) в четырех фронтальных и боковых краш-тестах, получив 5 звездочек за безопасность, но через три недели 6 июня произошел краш-тест прототипа на складе пожар, пожар в аккумуляторном отсеке. Аккумуляторный отсек в процессе демонтажа осмотр обнаружил, что столкновение произошло ниже водительского сиденья из-за боковой жесткости компонентов, циркуляции охлаждающей жидкости литиево-ионного аккумулятора повреждение системы, утечка вызывает короткое замыкание, вызывая пожар.

В сентябре 2011 года Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA) провело пятый автомобильный краш-тест, никаких отклонений не обнаружено, затем специально для литий-ионного аккумулятора автомобиля для 6-кратного теста, две группы ячеек в течение недели после краш-теста последовательно пожара, происходит третья дуговая разрядка батареи и возникновение пожара, явление перегрева контакта батареи четвертой группы, с пятью элементами появляются медленный разряд (подтвержденный после не имеет ничего общего с столкновением), 6 возгорание батареи.

В ноябре 2011 года NHTSA совместно с Министерством энергетики США (DOE) начало расследование дефектов в автомобиле, в ходе трех испытаний 2 демонстрационных автомобиля загорелись. Этот результат побудил NHTSA начать в 2011 году специальное расследование автомобильного лития- Автомобильная компания с ионными аккумуляторами оперативно регулирует поперечный ребро жесткости в соответствии со схемой для защиты аккумуляторного отсека и датчика уровня охлаждающей охлаждающей жидкости вокруг аккумуляторной батареи для продажи более 8000 автомобилей.

В декабре 2011 года усовершенствованный прототип на основе теста столкновения не стал исключением.

В январе 2012 года подкомитет комитета по надзору палаты представителей США по экономической реформе комиссии совместно с правительством США проведет слушания.

Объявлено в марте 2012 года, автомобильная компания с того месяца 19, производство автомобилей 5 недель, до 23 апреля, чтобы возобновить производство. Еще не получил пожар в процессе электромобилей в фактическом отчете об использовании.

3. Текущее исследование литий-ионной батареи пожарной опасности ситуации

Страны пока не сформулировали стандарты безопасности хранения литий-ионных аккумуляторов и процедуры пожарно-спасательных операций. Чтобы восполнить этот пробел, многие страны и организации проводят исследования соответствующей базовой теории и применения технологии.

Американская ассоциация агентств противопожарной защиты (NFPA) на раннем этапе сосредоточила внимание на проблеме пожарной безопасности литий-ионных аккумуляторов при поддержке Министерства энергетики США, Американского общества автомобильных инженеров (SAE) и других агентств и компаний, таких как General Motors. Joint провела ряд исследовательских и обучающих проектов. 21 и 22 октября 2010 года SAE и NFPA совместно провели саммит, первые стандарты безопасности электромобилей, определяющие стандарты безопасности электромобилей и гибридных транспортных средств по трем важным направлениям: транспортные средства , производственная среда и аварийно-спасательные работы, среди которых аккумулятор был поставлен на первое место проблем безопасности. 27 и 28 сентября 2011 года, на второй сессии саммита по стандартам безопасности электромобилей, одним из основных направлений является автомобильный аккумулятор, а также безопасность коммерческой транспортировки и аккумуляторной батареи, и подразделить шесть ключевых направлений исследований:

Пожарная опасность и показатели безопасности аккумуляторных батарей;

Крупногабаритные коммерческие аккумуляторные батареи для стационарных мобильных систем пожаротушения;

В сфере международных перевозок об ограничениях и оценке доставки аккумуляторов;

Батарея разрушена после возобновления опасности;

Аккумулятор для огнетушащего вещества;

Нормальные и аварийные ситуации сброса нормативов.

В 2011 году фонд исследований пожаров NFPA (FPRF), входящий в группу страхования имущества (PIRG), начал исследование рисков хранения литий-ионных батарей и методов пожаротушения. На первом этапе исследования путем поиска литературы об опасности литий-ионных аккумуляторов и Использование оценки указывается, что пожарная опасность литий-ионного аккумулятора в основном из-за его структуры, особенно высокой плотности энергии и неправильной зарядки высокой температуры, вызванной испарением электролита; В то же время недостатки конструкции батареи и дефекты сырья, вызванные короткими В отчете говорится, что термический выход из строя и быстрое высвобождение энергии является основной причиной возгорания электролита, в случае теплового разгона температура аккумулятора быстро повышается, что в результате приводит непосредственно к Материал батареи горящий взрыв, или корпус батареи разорвался после интенсивной реакции окисления и взорвался в воздухе и литии.

Из-за проведенных экспериментов и ограниченного размера, еще не очень много известно о механизме теплового разгона, особенно для литий-ионной батареи, массовые характеристики горения и методов тушения все еще нуждаются в дальнейшем изучении. семинар PIRG, определение следующего шага направления исследований - эксперименты по моделированию полноразмерных пожаров. В качестве основного содержания всего проекта исследования на втором этапе, в центре внимания исследования в 2012 году два вида литий-ионных аккумуляторов в крупномасштабных хранение в условиях исследования пожарной опасности: один вид - продукт небольшого размера, другой вид - большой размер, может использоваться в электромобилях и других продуктах. Группа по страхованию имущества будет работать с Американской пожарной ассоциацией и рассказывать о литий-ионных батареях хранить результаты исследований иерархий пожарной опасности и, в соответствии с NFPA13, спецификацию установки автоматической спринклерной системы для проведения соответствующих испытаний, чтобы помочь профессиональному техническому комитету NFPA13 определить место для хранения литий-ионной батареи при проектировании параметров автоматической системы пожаротушения.

В июле 2011 года NFPA запускает учебные программы по электробезопасности для аварийно-спасательного персонала для проведения обучения безопасному удалению аварии с электромобилем, проект осуществляется Министерством энергетики США (DOE) на основе американской программы восстановления и акт реинвестирования для гранта в размере $ 4,4 млн. NFPA работает с чистыми электромобилями NHTSA, программой экстренной утилизации гибридных электромобилей, крупнейший в мире автомобильный завод участвовал в соответствующей работе. В настоящее время проект осуществляется в 20 штатах на уровне учителей. обучение, обучение обучение около 800 преподавателей, более 15000 человек зарегистрировались для участия в онлайн-обучении по электробезопасности. NFPA ищет сотрудников служб экстренной медицинской помощи и правоохранительных органов для участия в обучении.

Поскольку в 2010 году был создан Французский институт исследований по защите окружающей среды и рисков (INERIS), специализирующийся на поставках и промышленных продуктах, научно-исследовательские институты электрохимического накопления энергии электромобилей (STEEVE) направлены на дальнейшее изучение характеристик литий-ионных аккумуляторов, особенно, чтобы понять механизм пожара. Исследователи считают, что полное разрушающее испытание на опасность пожара действительно понять литий-ионную батарею и определить соответствующие меры безопасности очень необходимо. План STEEVE 27 июня 2012 года в Париже прошел на высшем уровне. - проведен семинар по защите складских помещений от рисков для представления своего последнего отчета об исследованиях, направленных на высокую пожарную опасность опасных грузов в хранилищах, и предложены новые меры противопожарной защиты.

В последние годы в нашей стране было проведено «исследование механизма термической опасности литий-ионных аккумуляторов по мутации и динамике взрыва» с целью выявления материалов литий-ионных аккумуляторов и их взаимных кинетических и термодинамических свойств, использования химической кинетики, кинетики термического анализа. , теория теплового самовозгорания, теория мутаций, изучить типичный закон тепловыделения литий-ионной батареи, анализ внутренней мутации взрыва литий-ионной батареи, для разработки литий-ионной батареи, чтобы обеспечить необходимую научную основу и техническую поддержку, чтобы предотвратить пожары литий-ионных аккумуляторов имеют важное теоретическое и практическое значение.

В последние годы китайские ученые в области термической опасности, литий-ионных аккумуляторов, литий-ионных аккумуляторов, механизма теплового разгона литий-ионных аккумуляторов и предотвращения теплового разгона литий-ионных аккумуляторов, технологии огнестойкого электролита и т. Д., Для проведения соответствующих исследований. Такие устройства, как исследователи, использующие микрокалориметр C80 , обычно используется подробное исследование электролита литий-ионного аккумулятора, термическая стабильность анодных материалов находится в разном состоянии зарядки, термическая стабильность и термическая стабильность электролита между положительным и отрицательным.Результаты показывают, что сильная кислота Льюиса в электролите Роль PF5 является доминирующим фактором для снижения термостабильности электролита, LixCOo2 и его термическая стабильность и система сосуществования электролита обеспечиваются степенью увеличения и уменьшения электричества, а также степенью термостабильности электролита и системы сосуществования LixC6 с интеркалированным li. Исходя из этого, раскрываются материалы литий-ионных аккумуляторов и их кинетические и термодинамические свойства друг друга.

Исследователи из области исследования динамики пожара, комплексного использования теории теплового взрыва, кинетики химических реакций и теории термодинамики, сочетая термоэлектрическую связь между материалами литий-ионных аккумуляторов и их термодинамикой химических реакций и кинетическими характеристиками экспериментального исследования, лития ионные батареи анализируются, возможность возгорания и взрыва, предлагает теорию треугольника пожара литий-ионной батареи и теорию взрыва батареи Семенова. На основе использования теории катастроф, процесс взрыва литий-ионной батареи, успешный анализ мутаций с литий-ионной батареей Мутации типа «ласточкин хвост» при взрыве. Изучены научная теория, электрохимическая теория и теория катастроф, а также полностью раскрыть природу теплового разгона при взрыве литий-ионной батареи.

Исследования показали, что причиной теплового неуправляемого тепла в основном является тепло внутренней химической реакции, на основании этого лабораторная система для изучения трех изопропилбензолэфирфосфата (IPPP) и толуолдифенилфосфатного эфира (CDP) и т. Д.) В виде лития. огнестойкие добавки для ионного аккумулятора для электролита аккумулятора, положительные, отрицательные и целые характеристики элемента и закон влияния термостабильности, а также выдвинутые антипирены ингибируют внутренний механизм теплового разгона. Исследования показали, что добавление IPPP и CDP может не только эффективно повышает безопасность литий-ионной батареи и меньше влияет на электрохимические характеристики батареи, так как повышение безопасности литий-ионной батареи обеспечивает своего рода путь. Исследования по разработке литий-ионной батареи обеспечивают Необходимая научная база и техническая поддержка, чтобы предотвратить взрыв литий-ионного аккумулятора, имеет важное теоретическое и реалистическое значение.

4. Резюме

С расширением применения литий-ионных аккумуляторов, особенно в области применения в электромобилях литий-ионных аккумуляторов большой емкости, значительно увеличится количество случаев пожара литий-ионных аккумуляторов, которые будут проводиться в отношении пожарной опасности фундаментальных исследований, для разработки безопасного использования, транспорт, переработка литий-ионных аккумуляторов, стандарты и процедуры, а также исследования технологий пожаротушения для проведения эффективных и практичных.

Страница содержит содержимое машинного перевода.