Este artículo le informará sobre el riesgo de incendio de las baterías de iones de litio y el progreso de la investigación relacionado.

Las baterías de iones de litio (batería de iones de litio) se basan en el movimiento de litio entre los iones positivos y negativos para completar la carga y descarga, es un tipo de baterías de alto rendimiento. batería de iones de litio "La batería de litio"

(batería de litio), el último de los materiales del ánodo es dióxido de manganeso o cloruro de tionilo, el cátodo es un conjunto de batería de litio sin carga después de que la finalización del depósito tenga electricidad, en el proceso de carga y descarga del ciclo para causar baterías internas de cortocircuito, cristalización de litio y por lo general está prohibido cargar, por lo tanto, no deben denominarse "baterías de iones de litio".

El litio se concibió inicialmente para ser descargado por el inventor estadounidense del siglo XIX, Thomas Edison, sugiere, Li + MnO2 = LiMnO2 es la descarga de la reacción REDOX. Pero como resultado de la naturaleza química del litio muy viva, muy alta para los requisitos de procesamiento, almacenamiento, uso, no obtuve la aplicación durante mucho tiempo. En la década de 1980, Bell Laboratories produjo con éxito las primeras baterías recargables de electrodo de grafito de iones de litio disponibles. En 1991, SONY lanzó las primeras baterías comerciales de iones de litio. Desde el rápido desarrollo de la tecnología de baterías de iones de litio, debido a la alta densidad de energía (masa y volumen que las baterías de níquel cadmio o hidruro metálico de níquel de la misma capacidad para reducir más del 50%, la densidad de energía de 540 ~ 720 kj / kg), voltaje de circuito abierto alto (voltaje de monómero de 3.3 V a 4.2 V, el equivalente a tres series de baterías de níquel cadmio o hidruro metálico de níquel), gran potencia de salida (300 ~ 1500 / Kg), sin contaminación (no contienen metales pesados nocivos como cadmio, plomo, mercurio), ciclo de vida alto, sin efecto memoria , carga rápida, amplio rango de temperatura de trabajo (20 ~ 60 ℃), etc., son ampliamente utilizados en electrónica de consumo, industria militar, productos de aviación y otros campos.Con el rápido desarrollo de la tecnología de vehículos eléctricos, la batería de iones de litio se ha convertido una importante fuente de energía de vehículos eléctricos, vehículos eléctricos híbridos. Se prevé que la escala actual del mercado de baterías de iones de litio se expandirá un 20% al año, las baterías de iones de litio, un mercado global de $ 8 mil millones en 2011, alcanzarán los $ 18 mil millones en 2020.

2. Resumen del incendio de la batería de iones de litio

Con la amplia aplicación de la batería de iones de litio, su riesgo de incendio apareció gradualmente, muchos accidentes de incendio influyentes en el hogar y en el extranjero, y provocó un retiro masivo de productos relacionados.

2.1 campo de fuego y transporte de baterías de iones de litio

En 2006, los Estados Unidos, una empresa de mensajería, un avión de carga DC - 8 de computadoras portátiles que usa una batería de iones de litio está en llamas, hizo un aterrizaje de emergencia en el aeropuerto, el fuego de la carga se quema durante 4 h, la mayoría de las mercancías se agotan, tres miembros de la tripulación fueron herido.

En 2010, la compañía se estrelló un avión de carga Boeing 747 en Dubai, motivo de incendios de baterías de iones de litio también.Con este fin, la administración federal de aviación (FAA) ha advertido repetidamente sobre posibles peligros para la seguridad en el proceso de baterías de iones de litio por vía aérea. la aviación civil internacional también impone límites estrictos al transporte de baterías de iones de litio.

2.2 campo de reciclaje de baterías de iones de litio contra incendios

El 7 de noviembre de 2009 en Canadá terrell (Trail), el incendio del almacén de reciclaje de baterías de iones de litio, es con mucho la mayor influencia del accidente del incendio. El incendio en el almacén está ubicado en el río Columbia en el sur de la Columbia Británica, un área de construcción de 6500 m2 , perteneciente a la sede central se encuentra en Anaheim, California, empresa de autocares (TOXCOInc.). En agosto de 2009, la empresa recibe subsidios especiales, recibe 9.5 millones de dólares del departamento de energía de estados unidos (doe) se utiliza para investigación y desarrollo de iones de litio tecnología de reciclaje de baterías.

Los incendios cuando hay una gran cantidad de almacenamiento de memoria que recicla la batería de litio y la batería de iones de litio para procesar, incluidas las baterías pequeñas de teléfonos móviles y computadoras portátiles, también incluyen el uso del vehículo eléctrico de batería de alta potencia. Inmediatamente después del incendio, en la fase de combustión violenta, el El gobierno local lanzó un mecanismo de enlace de emergencia regional. Debido al incendio, y la preocupación por la reacción de litio generada bajo la influencia del hidróxido de litio del agua y el hidrógeno hacen que la combustión sea más violenta, los bomberos sin una gran cantidad de chorro de agua, solo en el control periférico, para evitar la propagación del fuego.La quema extinguió por completo el fuego hasta la tarde siguiente, provocó algunos daños al medio ambiente local.La causa no se ha decidido, se estima que se almacena en el almacén sobrecalentado el cortocircuito de la batería de litio, causado por la alta temperatura. combustión.

2.3 El peligro de incendio de la batería de iones de litio para automóviles causó una gran atención

Como parte importante para promover el desarrollo de nuevas energías, para los vehículos eléctricos, la tecnología de vehículos eléctricos híbridos otorga gran importancia a los Estados Unidos en 2015 se espera que la propiedad de automóviles eléctricos alcance 1 millón de unidades, la producción y las ventas de automóviles eléctricos en China serán alcanzar 500000 unidades.Los vehículos eléctricos con batería de iones de litio son la forma de energía más extendida.En el hogar y en el extranjero en los últimos años, ha habido varios asociados con los incendios de vehículos eléctricos con baterías de iones de litio.

El 7 de enero de 2010, la empresa de autobuses de la ciudad de urumqi garaje una determinada marca "doble" súper capacitancia eléctrica y batería de iones de litio híbrido bus eléctrico para fosfato de hierro batería de iones de litio falla por incendio sobrecalentamiento. (El automóvil debido a la frialdad del clima en diciembre 23, 2009 corte entrante, parque), 15 días después del incendio.

El 11 de abril de 2011, Hangzhou un incendio eléctrico en el proceso de conducir un taxi, el 18 de julio de 2011, Shanghai un autobús eléctrico puro y espontáneo es fallas de sobrecalentamiento de la batería de iones de litio de fosfato de hierro.

Desde mayo de 2011, una empresa de automóviles de EE. UU. En la producción de baterías de iones de litio para automóviles eléctricos con riesgo de incendio, ha llamado la atención de la industria automotriz internacional y la comunidad de bomberos.

La producción de la compañía de la primera aplicación en el mundo de híbridos eléctricos-gasolina enchufables con batería de iones de litio y fosfato de hierro, realizada por la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras (NHTSA) en cuatro pruebas de choque frontal y lateral, obtuvo una calificación de seguridad de 5 estrellas, pero tres semanas después el 6 de junio, un prototipo de prueba de choque dentro del incendio del almacén, el incendio en el compartimiento de la batería.El compartimiento de la batería en el proceso de inspección de desmantelamiento encontró que la colisión estaba debajo del asiento del conductor a través de la rigidez lateral de los componentes, la circulación del fluido de enfriamiento de la batería de iones de litio Daños en el sistema, fugas causan cortocircuitos, provocando un incendio

En septiembre de 2011, la NHTSA llevó a cabo el 5 de la prueba de choque automovilístico sin encontrar anomalías, luego específicamente para el paquete de baterías de iones de litio del vehículo para la prueba de 6 veces, dos grupos de celdas dentro de una semana después del incendio de la prueba de choque sucesivamente, el Se produce la descarga del tercer arco de la batería y se genera un incendio, el fenómeno de sobrecalentamiento del contacto de la batería del cuarto grupo, con cinco celdas aparece una descarga lenta (confirmado después de que no tiene nada que ver con la colisión), 6 incendio de la batería.

En noviembre de 2011, la NHTSA lanzó conjuntamente con el departamento de energía de EE. UU. (DOE) la investigación de defectos en el automóvil, en tres ensayos, 2 autos de demostración estallaron en llamas. La compañía de automóviles con baterías de iones ajusta rápidamente el refuerzo transversal al esquema para proteger el compartimiento de la batería y el sensor de nivel de líquido de enfriamiento, alrededor de un paquete de baterías para las ventas de más de 8000 automóviles retirados del mercado.

En diciembre de 2011, se produce el prototipo mejorado basado en la prueba de colisión no es una excepción.

En enero de 2012, el subcomité del comité de supervisión de la cámara de representantes de Estados Unidos sobre la comisión de reforma económica junto con el gobierno de los Estados Unidos para celebrar una audiencia.

Anunció en marzo de 2012, la empresa de automóviles desde ese mes 19, la producción de automóviles 5 semanas, hasta el 23 de abril para reanudar la producción. Aún no recibió el incendio en el proceso de vehículos eléctricos en el informe de uso real.

3. La investigación actual del peligro de incendio de la batería de iones de litio de la situación

Las naciones, hasta ahora, no han formulado almacenamiento de estándares de seguridad de baterías de iones de litio y procedimientos de operación de rescate de incendios. Para llenar este vacío, muchos países y organizaciones están llevando a cabo una investigación sobre la teoría básica relacionada y la aplicación de la tecnología.

La Asociación Estadounidense de Agencias de Protección contra Incendios (NFPA) se centró desde el principio en el problema de seguridad contra incendios de las baterías de iones de litio y con el apoyo del Departamento de Energía de EE. UU., La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Automotrices (SAE) y otras agencias y empresas como General Motors. Joint ha llevado a cabo una serie de proyectos de investigación y capacitación. Los días 21 y 22 de octubre de 2010, SAE y NFPA organizaron conjuntamente la cumbre, los primeros estándares de seguridad de automóviles eléctricos para determinar los estándares de seguridad de automóviles eléctricos y vehículos híbridos tres áreas importantes: vehículos , ambiente de producción y rescate de emergencia, entre ellos, la batería se colocó en los principales problemas de seguridad. El 27 y 28 de septiembre de 2011, en la segunda sesión de la cumbre del estándar de seguridad del automóvil eléctrico, uno de los focos es la batería del automóvil, así como la seguridad del transporte comercial y la batería de almacenamiento, y subdividir las seis direcciones clave de investigación:

Riesgo de incendio de la batería y desempeño de seguridad;

Batería de almacenamiento comercial a gran escala para los requisitos del sistema de extinción de incendios fijo y móvil;

En el campo del transporte internacional sobre las restricciones y la evaluación del envío de baterías;

Batería destruida después del resurgimiento del peligro;

Batería para agente extintor de incendios;

Situación normal y accidental de las normas de descarga.

En 2011, la NFPA Fire Research Foundation (FPRF), que pertenece al grupo de seguros de propiedad (PIRG), lanzó la investigación sobre el riesgo de almacenamiento y el método de extinción de baterías de iones de litio.En la primera fase del estudio, a través de la recuperación de la literatura sobre el peligro de la batería de iones de litio y El uso de la evaluación se señala que el peligro de incendio de la batería de iones de litio se debe principalmente a su estructura, especialmente a la alta densidad de energía y la carga inadecuada a alta temperatura causada por la vaporización del electrolito; al mismo tiempo, los defectos de diseño de la batería y los defectos de la materia prima causados por corto El circuito, sobrecarga y mancha, podría causar un incendio. El informe dice que una liberación rápida de energía fuera de control térmico es la causa principal de la quema de electrolitos, en caso de que se produzca una fuga térmica, la temperatura de la batería aumentará rápidamente, el resultado o se llevará directamente a la explosión de quema de material de batería, o la carcasa de la batería estalló después de una reacción de oxidación intensa y explotó en el aire y el litio.

Debido a que se han realizado experimentos y el tamaño es limitado, aún no se sabe mucho sobre el mecanismo de fuga térmica, especialmente para las características de masa de la batería de iones de litio de los métodos de combustión y extinción que aún necesitan más estudio. Taller PIRG, determinar la dirección de investigación del siguiente paso es un experimento de simulación de incendios de tamaño completo.Como el contenido principal de toda la investigación del proyecto en la segunda etapa, el enfoque del estudio en 2012 son dos tipos de baterías de iones de litio a gran escala almacenamiento bajo la condición de investigación de peligro de incendio: un tipo es producto de tamaño pequeño, otro tipo es el tamaño grande que se puede usar en vehículos eléctricos y otros productos.El equipo de seguros de propiedad trabajará con la asociación estadounidense de incendios y compartirá sobre las baterías de iones de litio para almacenar los logros de investigación de las jerarquías de peligro de incendio, y de acuerdo con NFPA13 la especificación de instalación del sistema de rociadores automáticos para llevar a cabo la prueba relevante, con el fin de para ayudar al comité técnico profesional de la NFPA13 a determinar el espacio de almacenamiento de la batería de iones de litio en el diseño de los parámetros del sistema automático de extinción de incendios.

En julio de 2011, NFPA inició los programas de capacitación en seguridad eléctrica, para que el personal de rescate de emergencia lleve a cabo la capacitación de eliminación segura del accidente automovilístico eléctrico, que el proyecto es el departamento de energía de EE. UU. (DOE) sobre la base de la recuperación estadounidense y ley de reinversión para una subvención de $ 4.4 millones de dólares.NFPA está trabajando con vehículos eléctricos puros NHTSA, programa de eliminación de emergencia de vehículos eléctricos híbridos, la principal fábrica de automóviles del mundo participó en el trabajo relacionado.Actualmente, el proyecto se ha llevado a cabo en 20 estados en maestro capacitación, capacitación educativa sobre 800 miembros de la facultad, más de 15000 personas inscritas para participar en la capacitación en línea de seguridad eléctrica. La NFPA está buscando personal de rescate médico de emergencia y de aplicación de la ley para participar en la capacitación.

Como instituciones de investigación de rendimiento de seguridad de suministros y productos industriales, el instituto francés de investigación de riesgos y medio ambiente de la industria (INERIS) se estableció en 2010, las instituciones de investigación de almacenamiento de energía electroquímica de vehículos eléctricos (STEEVE) tienen como objetivo comprender mejor el rendimiento de la batería de iones de litio, especialmente para comprender el mecanismo del fuego.Los investigadores creen que una prueba destructiva completa para el riesgo de incendio realmente comprender la batería de iones de litio y determinar las medidas de seguridad correspondientes es muy necesaria. -Se analizó el seminario de protección de almacenamiento de riesgos para presentar su último informe de investigación, dirigido a alto riesgo de incendio de mercancías peligrosas dentro de las instalaciones de almacenamiento, y se adelantaron las nuevas medidas de protección contra incendios.

En los últimos años, nuestro país ha realizado "investigación del mecanismo de riesgo térmico de la batería de iones de litio de la dinámica de mutación y explosión", con el fin de revelar los materiales de la batería de iones de litio y sus propiedades cinéticas y termodinámicas mutuas, el uso de cinética química, cinética de análisis térmico , teoría de la combustión térmica espontánea, teoría de la mutación, explorar la ley típica de producción de calor de la batería de iones de litio, el análisis del patrón de mutación interna de la explosión de la batería de iones de litio, para el desarrollo de la batería de iones de litio para proporcionar la base científica y el apoyo técnico necesarios, para prevenir los incendios de las baterías de iones de litio tienen una importancia teórica y práctica importante.

En los últimos años, los académicos chinos en riesgo térmico, materiales de batería de iones de litio, mecanismo de fuga térmica de la batería de iones de litio y prevención de la tecnología retardante de llama de electrolito de fuga térmica de la batería de iones de litio, etc., para llevar a cabo la investigación relacionada. , el estudio detallado del electrolito de la batería de iones de litio se usa comúnmente, la estabilidad térmica de los materiales del ánodo se encuentra bajo diferentes estados de carga de estabilidad térmica y la estabilidad térmica del electrolito entre el positivo y el negativo. Los resultados muestran que el ácido de Lewis fuerte en el electrolito El papel PF5, es el factor dominante para disminuir la estabilidad térmica del electrolito, LixCOo2 y su estabilidad térmica y el sistema de coexistencia de electrolitos se suministran con el grado de electricidad de aumento y disminución, y el grado intercalado de estabilidad térmica del electrolito y el sistema de coexistencia de LixC6. Sobre esta base, revela los materiales de la batería de iones de litio y sus propiedades cinéticas y termodinámicas entre sí.

Investigadores de la investigación del ángulo de la dinámica del fuego, el uso integrado de la teoría de la explosión térmica, la cinética de la reacción química y la teoría de la termodinámica, combinando el acoplamiento termoeléctrico entre bajo la acción de los materiales de la batería de iones de litio y sus características termodinámicas y cinéticas de reacción química del estudio experimental, el litio Se analizan las baterías de iones, la posibilidad de incendio y explosión, propone la teoría del triángulo de fuego de la batería de iones de litio y la teoría de la explosión de la batería de Semenov.Sobre la base del uso de la teoría de catástrofes, el proceso de explosión de la batería de iones de litio, el análisis de mutación con éxito con la batería de iones de litio mutaciones de cola de milano de explosión. El estudio disparará la teoría de la ciencia, la teoría electroquímica y la teoría de la catástrofe, junto para revelar completamente la naturaleza de la fuga térmica en la explosión de la batería de iones de litio.

Los estudios han demostrado que conduce al calor descontrolado térmico principalmente proviene del calor de la reacción química interna, en base a esto, el sistema de laboratorio para estudiar los tres éster fosfato de isopropil benceno (IPPP) y el éster de fosfato de tolueno difenilo (CDP), etc.) como litio aditivos retardadores de llama de la batería de iones para el electrolito de la batería, el rendimiento positivo, negativo y de la celda completa y la ley de influencia de la estabilidad térmica, y los agentes retardadores de fuego inhiben el mecanismo interno de la fuga térmica. Los estudios han demostrado que la adición de IPPP y CDP puede no solo mejora eficazmente la seguridad de la batería de iones de litio, y menos efecto en el rendimiento electroquímico de la batería, a fin de mejorar la seguridad de la batería de iones de litio proporciona una especie de camino.La investigación para el desarrollo de la batería de iones de litio proporciona la La base científica necesaria y el apoyo técnico, para evitar la explosión de fuego de la batería de iones de litio tiene un significado teórico y realista importante.

4. Resumen

Con la expansión de la aplicación de la batería de iones de litio, especialmente en el campo de las aplicaciones de vehículos eléctricos de la batería de iones de litio de gran capacidad, el accidente por incendio de la batería de iones de litio aumentará significativamente, que se llevará a cabo con respecto al peligro de incendio de la investigación básica, para desarrollar el uso de seguridad, transporte, reciclaje de baterías de iones de litio, normas y procedimientos, y la investigación en tecnología de extinción de incendios para llevar a cabo lo eficiente y práctico.

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