锂离子电池火灾事故多发,原因何在?

原创 应急君

● 安全始终是锂离子电池储能行业发展的难点之一,同时,相关规程规范的缺失,也加剧着锂离子电池储能行业的安全发展压力。

● “一般来讲,导致锂离子电池发生火灾爆炸事故的直接原因是电池热失控。造成热失控,一方面是电芯内部本身有缺陷,另一方面,由外部撞击产生放热,也会导致热失控。可以确定的是,提高电池一致性,是确保电池组安全性和可靠性的重要路径。”

● “目前,国内储能安全的标准及相应规范还是比较滞后。发生事故必须把事故的真实原因找到,针对问题去提解决方案和整改措施。标准规范滞后的一部分,需要有关部门加紧研究和整改。”

日前,北京市丰台区储能电站起火爆炸事故调查报告发布。报告认为,南楼起火直接原因系西电池间内的磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池热失控起火。北楼爆炸直接原因为南楼电池间内的单体磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池及电池模组热失控扩散起火,事故产生的易燃易爆组分通过电缆沟进入北楼储能室并扩散,与空气混合形成爆炸性气体,遇电气火花发生爆炸。调查历时半年之久,对事故的来龙去脉进行了科学严谨的分析并得出结论,对行业的健康持续发展具有深刻的借鉴和指导意义。

今年4月14日,“储能国际峰会暨展览会(2021)”在北京国家会议中心隆重召开。作为中国储能产业最权威的产业研究报告,《储能产业研究白皮书2021》(以下简称白皮书)也在此次大会上公开发布。白皮书预计,“十四五”期间,我国的电化学储能市场将正式跨入规模化发展阶段。中国能源研究会理事长史玉波在会上表示,作为储能的重要表现形式,电化学储能具有设备机动性好、响应速度快、能量密度高和循环效率高等优势,伴随电化学成本净增力的显现,在可再生能源发展刚需下,电化学储能将迎来快速发展。

根据能量转换方式,电化学储能主要包括锂离子电池储能、铅蓄电池储能和液流电池储能。其中,锂离子电池具有循环特性好、响应速度快的特点,是目前电化学储能中主要的储能方式。一些对于电力供应要求有高质量且供应稳定的行业,例如医院、银行、指挥控制中心、通信基站等,大多使用锂离子电池储能作为应急UPS电源,保障供电的稳定性。但是锂离子电池自身也有缺点,安全始终是锂离子电池储能行业发展的难点之一。同时,相关规程规范的缺失,也在加剧着锂离子电池储能行业的安全发展压力。

提高电池一致性 降低事故风险

“一般来讲,导致锂离子电池发生火灾爆炸事故的直接原因是电池热失控。造成热失控,一方面是电芯内部本身有缺陷,例如电芯电压不平衡,使用老化或者电芯内产生枝晶现象从而造成短路。由此,电池组本身的BMS(电池管理系统)、内部结构设计、电芯质量、工艺管理等都非常重要。另一方面,由外部撞击产生放热,也会导致热失控。”如果新能源创新实验室技术总监黄峰表示,针对锂离子电池热失控的情况,目前国内主流的解决方法主要是从外部保护和内部改进两个方面进行改进。外部保护主要是指系统方面的升级改进,内部改进是指提高电池自身安全性能。

“安全预警和自动控制是提升电池安全性的两个主要方面。目前,大多数安全技术是基于利用多种传感器对锂电池的环节数据进行采集及分析,依据一定的运行数字模型,对采集数据进行在线分析,判断锂电池出现热失控风险的概率,从而自动触发安全应对装置及运营告警,控制热失控影响,将电池火灾风险降到最低。”黄峰补充说,但从根本上讲,锂离子电池热失控很难被预测。热失控的根本原因在于电芯内部不均衡、不一致,这会导致性能劣化的电池更快地衰变,甚至直接失效;也有一部分会产生热失控、燃烧和爆炸。这就意味着,如果电芯内的每一个微观的电极材料颗粒、隔膜到宏观的极片、壳体封装都百分之百一致,那么所组成的电池组就会有更好的安全稳定性。并且这个衰变到短路的过程会十分缓慢,且给出的电压信号不明显。通常情况下,发生事故的电池,往往是在短短的几分钟之内就进入了热失控。事故发生后,电池几乎全毁,事故调查困难重重,技术人员往往无法追踪,这也让相关研究遇到了困难。

“可以确定的是,提高电池一致性,是确保电池组安全性和可靠性的重要路径。同时,提供外部保护的相关安全技术发展也能为预防事故发生争取宝贵的时间。在预警技术方面,监测电池是否泄漏气体的传感器,至少能够在电池发生事故前5分钟进行有效预警;自毒化技术,在电池热失控的前期,自身能够释放化学物质,使得电池内部钝化,从而打断热失控的链条,避免事故发生。”黄峰说。

就如何提升电池安全性,宁德时代新能源科技股份有限公司高级工程师陈小波特别强调了电池安全防护的生命周期,“动力电池安全是系统工程,对电池的安全防护应该是全生命周期的。电池从开发设计到生产制造,到售后服务再到回收再生,都存在安全风险,要想办法规避这些风险。”他提出,在产品设计层面,要提高安全阈值,电池包从设计环节就要做到防水、防火、防撞、防高压漏电,同时做到高可靠性。注重制造过程的质量与安全管控,注重动力电池全生命周期的安全性,例如在早期阶段,需要注意软硬件故障及工艺、生产层面的问题;中期阶段需要关注偶然性失效问题,例如电芯的膨胀、低压连接件的老化、低压线束老化等。最后,要加强售后维护、安全预警与产品的报废处理。

另外,电化学储能电站设计合理性也很重要,要考虑到建设地周围的温度及气候,同时保证变压器、继电器等关键配套设备的安装和质量问题,这样才能提升储能电站整体安全环境,确保锂离子电池储能安全。

标准规范跟上 安全发展同步

技术标准滞后已成为影响这一产业规范化发展的主要症结。锂电池储能行业缺乏有效的引导政策和激励措施,这可能导致项目上设计过于简单、检验测试缺乏权威性统一性、电池安全存在隐患等问题。

“目前,国内储能安全的标准及相应规范还是比较滞后。发生事故必须把事故的真实原因找到,针对问题去提解决方案和整改措施。标准规范滞后的一部分,需要有关部门加紧研究和整改。”中关村储能产业技术联盟常务副理事长俞振华表示,从全球储能产业发展状况来看,锂电由于在动力电池领域的广泛应用,特性已被行业熟知,全球新建储能项目也基本以锂电为主,锂电的主流厂商在欧美市场保持比较低的事故率,部分项目的安全使用时间已经超过8年,国外很多有价值的经验已经转化成为规范和标准。这充分说明虽然锂电池存在易燃、热失控的风险,但通过严格有效的管控、从安全角度提高准入门槛,还是可以保障锂离子电池储能系统的安全性。加强安全管理既有必要,也能够让产业发展更健康。

据了解,目前我国锂离子电池储能行业的技术标准有国家标准和行业标准,具体包括《电化学储能电站设计规范》(GB51048—2014),《电化学储能电站监控系统与电池管理系统通信协议》(DL/T1989—2019),《电池储能功率控制系统变流器技术规范》(NB/T31016—2019),《光储系统用功率转换设备技术规范》(NB/T10186—2019)。

“尽管目前已颁布的标准涵盖了对电池本体的技术要求、装备技术条件等方面的内容,但对储能电站控制保护设备基本技术条件、储能电站及电池系统运行维护、储能电站运行环境要求、储能电站消防安全等方面的标准仍然缺乏。”黄峰补充道,“锂离子电池储能行业若要发展提速,我们认为还应聚焦在电池的安全性和可靠性等关键问题上,加大技术路线图的研究投入力度。”

(作者:本报记者 李金素)

锂离子电池火灾特征及扑救措施

常见安全隐患

一般来说,锂离子电池出现安全问题表现为燃烧甚至爆炸。出现这些问题的根源在于电池内部的热失控,此外,锂离子电池还可能受到一些外部因素的影响发生安全问题,如过充、火源、挤压、穿刺、短路等。

目前,市场上新能源汽车以三元锂电池和磷酸铁锂电池使用最为广泛。据统计,历年电动车锂离子电池火灾事故中,68%由于内部或者外部短路造成,15%由于充放电造成,7%由于设备意外启动造成,10%为其他原因造成。

从起火原因看,电气故障和自燃是造成电动车火灾的主要原因,而过充、电池单体故障、电气线路短路是导致火灾的根本原因。

火灾特征

气体逸出是锂离子电池失控的主要表现之一。锂离子电池起火,会急速喷出大量的白色烟雾, 其主要成分为锂电池电解液的蒸气或分解产物。在起火初期, 烟雾颜色差异是区分锂电池起火和常见火灾最明显的特征之一。

锂离子电池热失控后,分解出的可燃气体与空气混合形成爆炸性混合气体,遇锂电池喷射出的高温颗粒,在局部空间会发生爆燃,导致起火初期经常伴有爆炸声响。

火灾扑救方法

目前,锂离子电池火灾扑救主要有以下几种方法。

1. 将灭火效果较好的灭火剂与降温效果较好的灭火剂相结合。如使用全氟己酮和细水雾先后进行灭火,利用全氟己酮优良的灭火作用熄灭电池火焰,随后利用细水雾的降温作用,及时降低热失控电池温度和环境温度,防止电池发生复燃和热失控传播。

2. 通过间歇喷射灭火剂的方式进行高效灭火降温。以全氟己酮作为灭火剂,发生火灾时,首先喷射大量的全氟己酮进行灭火,降低模组中可燃气体的浓度。随后根据温度变化,多次少量的间歇喷射全氟己酮,进行有效降温和维持模组中全氟己酮的灭火浓度,防止电池发生复燃。

3. 将火灾抑制胶囊置于电池内部也可以抑制电池热失控,熄灭明火。抑制胶囊由全氟己酮、磷酸三甲酯和五氟丙烷组成。其中,全氟己酮为灭火剂,磷酸三甲酯为阻燃剂,五氟丙烷为驱动剂。电池热失控时,胶囊受热破裂,驱动剂将抑制剂推向电池内部,在短时间内熄灭电池火,并抑制电池内部反应,进而抑制热失控的进一步扩展,防止发生热失控传播、火灾蔓延等事故。值得注意的是,灭火后要及时排气泄压。电池热失控时,产生大量的可燃易爆气体,当电池火焰被熄灭后,这些可燃易爆气体仍积聚在电池模组或者预制舱内,因此需要在电池灭火后及时将这些可燃易爆气体排出,降低模组或预制舱内的压力和浓度。

(本报综合整理,任泽坤对本文亦有贡献)

来源:中国应急管理报 责任编辑:李金素

我今年56岁,我老公一周前过世,头七夜里,忽然门口有些人咚咚咚咚咚的叩门,而且一直在说,玉芬,开门啊……我是你的丈夫!在我听见门口的响声时,被吓出了一身虚汗!敲门越来越大,把我吓的一点响声都害怕传出,门口的人这时候大声说出,玉芬快开门!就是我的前任老公张远

我是玉芬,我今年56岁,一周之前我丈夫出差,想不到,他走在路上出了车祸事故,送至医院门诊世人早已没有了。获知这事后,我痛不欲生,赶快给小孩打过电話。孩子当晚从异地赶了回家,由于孩子儿媳妇工作内容的独特性不可以耽搁工作中,孙子也刚上幼稚园,因此,在解决完我老公的丧事,孩子就回去了。

孩子回家了后,就只余下我一个人在家,第一次经历丧失亲人至近的人的极大痛楚,丈夫过世后,家中一下子空落落的,我每晚入睡也不熄灯,并不是由于担心,反而是在一片漆黑中,自身会分外的想念丈夫

一转眼丈夫早已离开了七天了,我持续几日都没有食欲居然也不感觉饿!夜里,我很早去床边,十一点多时,忽然传出敲门,敲了一会儿后,外边传出一个男人的响声,“玉芬,快开门啊!我是你丈夫啊!”听见这儿,我体毛都竖起来了……想到了民俗传的回魂夜的观点,但是,我还是迅速平静下来,这些观点全是迷信活动。

这时候我觉得,门口的人是否会是恶人?有意恐吓我?他不是要撬锁进来吧……我越想越担心,更害怕出声。外边那人敲的更为高声了!过了一会儿,住在楼底下的隔壁邻居上去了,冲着大门口叩门那人说:“都几点了,您这么大响声的叩门,又敲又喊的,我还被你吵醒了!这么久了没有人开,毫无疑问家中没有人啊!你明日大白天再快来!别一直在这叩门打搅他人歇息了,这半夜三更的都需要入睡的呀!”

大门口的人赶忙致歉说,“抱歉!大夜里的影响到你!我立马就走!"隔壁邻居下楼梯后,随后那人叩门说:“玉芬,我是你的前任老公张远。快开门,我有话跟你说。”

听见这儿,我悬着的心逐渐静下心来,与此同时我感觉十分疑虑……我与前任老公张远早已离异15年了,一直没有过联络,他为何忽然来找我聊?

我与过世的丈夫是后来融合到一起的,我与张远离异的情况下,小孩还不大。尽管我确实不愿离异,终究小孩小,我还是特想给他们一个完全的家,年青时,我经过好朋友详细介绍了解张远的,两人相互之间喜爱共处一段时间后,就结了婚。

刚完婚的情况下,他对我非常好,日常生活非常幸福。完婚两年后他迷上赌钱,因此还丢失工作中,下岗之后张远天天喝酒,喝酒后还与我争吵。那时候我月薪不高,也有个小孩要开销,有时我就对他说不必一天到晚呆在家里,也不必总饮酒度日,要出来找找其他发展方向,由于这种缘故,我俩不断产生争执。

每一次争执以后他还是出来喝酒,結果,喝多了他逐渐动手打我跟孩子,我有过很数次和他离异的念头,可是在我想起我的孩子时,我便忍了。

之后,他更为太过,他立即拿我的薪水出去和他人饮酒,不管我跟孩子的生活怎么办,之后我确实不能接纳这类日常生活,因此和他离异带上孩子离开了。

两年后,我遇上了现任丈夫,他非常好,可是因为它身上的缘故他不可以生小孩。他工作也非常好,因此日子过得很舒服,之后我俩婚后,我俩都认真工作,他对我孩子也体贴入微,孩子也很喜欢他,一家三口过的非常幸福,之后孩子慢慢长大了,也在工作中娶妻生子了,就在我期待着我们要过温馨安心的退休后的生活时,而在职丈夫却忽然的离开了我…

我在慢慢回忆,忽然想到前不久孩子和我通电话说,他亲爸在跟我说最近怎么样,那时候我没当回事儿,离婚之后,我基本上沒有跟他联络过,仅仅孩子长大以后,孩子跟他有时候会 通电話,想不到他如今忽然来找我聊,要我很疑虑。

打开门,让张远进了屋子,如今他比之前苍老衰老了很多,我心中默默地想,他八成上门准没有什么好事儿,因此我给她倒了一杯水,随后询问他有什么事,明说。张远唉声叹气地说,这些年,他很悔恨当时那样对儿子和我,也很后悔莫及与我离异,当他想与我复合时,他发觉我已经结了婚,因此他也感觉不再打扰我们的生活,也丢人见我

从孩子那获知,如今我老公离开了,因此,他才鼓足勇气来看我了。张远跟我说这么多年他早已悔过自新了,如今他自己开一家店,也赚了许多钱,他说道以往对不起我,如今想与我复合,填补以往对于我导致的损害。

看见张远一脸诚挚的模样,我有点儿优柔寡断,但想起丈夫才离开了几日,如今肯定是不太可能跟他再婚了,便说:“假如跟你再婚,我得带上现在的公公婆婆一起生活,如果你觉得可以,那大家之后再谈二婚。”一开始我以为他没有答应我这一,万万想不到,张远竟然毫不犹豫地同意了

#情感文字#(来源网络)

近日,著名相声演员周炜在社交平台上发布一条视频。视频中周炜重温了雷锋日记,他将其中的小故事娓娓道来,声音十分洪亮。
视频中的周炜貌似在办公区,身穿一件灰褐色的外套,精神状态颇佳,不过,46岁的他头发发白皱纹深重,与其年龄相比略显违和。
许多网友看到视频后发表评论,一名网友评论称,周炜头发发白,都快认不出来是他了;此外,也有网友发表评论,问周炜的白头发是真白还是假白?不过,周炜并没有回复。
今年46岁的周炜早年以相声起家,曾拜相声艺术家姜昆为师傅,成为其关门弟子。同时周炜不仅相声说得好,主持能力也非常强,在央视主持过许多知名节目,后在演艺界也成为朱军和蒋大为的徒弟。
此前,周炜在节目中提及师傅姜昆。周炜表示师傅姜昆在众多的徒弟中非常喜欢他,对他十分器重,并称自己的形象与师傅年轻时十分相似。
近年来,周炜在演艺圈发展得非常好,相声演出和主持工作都非常多,工作十分忙碌。此前,他与朱迅一同在某央视节目中演出了相声剧《我要当一线》。
周炜不仅相声和小品演绎得惟妙惟肖,还很擅长唱歌。近日,周炜在社交平台上发布了一条自己演唱歌曲的视频,并说这首歌是自己亲手写的歌,以此讲述他多年来的心路历程。
在事业发展顺利的同时,周炜的家庭也非常美满。周炜在2000年与妻子结婚,结婚七年后育有一儿。周炜在一次节目中表示,他与妻子在是否要孩子一事上没有达成一致,于是他当年写信给老丈人劝说妻子早点要孩子。
此前,周炜曾与儿子在某节目同框表演相声剧场,画面中二人都穿着白色大褂,一面说着戏词,一面配合着流畅的肢体动作,可见父子俩的默契。
为人父之后的周炜同样也非常有孝心,他曾在一次节目中在父母面前下跪表达养育之恩,整个场面非常温馨。画面中周炜的妻子和儿子在一旁深情注视着这个时刻。
在相声和主持方面,周炜有着扎实的基本功。在演艺界这么多年,周炜对待艺术非常认真,不管是创作上还是表演上都下足了苦功夫。如今,周炜在事业上有所作为,在家庭上也尽心尽力,可见其对于生活的认真态度。


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