探究電池起火事故發(fā)生的原因

• 陳博 2023年10月20日 來源：中研網(wǎng) 428 21
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消費電子的配套電池以手機、平板、電腦為主，其發(fā)展趨勢是鋁殼電池快速萎縮、聚合物電池高速發(fā)展，產(chǎn)品向“明星機、旗艦機”的方向發(fā)展，客戶集中度也越來越高，手機市場份額基本集中在“蘋果、三星、華為、小米、Vivo、OPPO”等大客戶手中，這樣的局面導致電池的質量尤

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鋰離子電池產(chǎn)品經(jīng)過30年的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，安全技術取得了長足的進步，有效地控制了電池內副反應的發(fā)生，保證了電池的安全性。但是，隨著鋰離子電池的使用越來越廣泛，能量密度越來越高，近年來還是屢屢發(fā)生爆炸傷人或因安全隱患召回產(chǎn)品等事件。

鋰離子電池的能量密度一直在提升，電池續(xù)航時間延長，鋰離子電池自燃、爆炸的事件也越來越多，對相關企業(yè)和用戶造成了巨大損失。與傳統(tǒng)鋰電池相比，鋰離子電池以可嵌鋰碳材料取代了傳統(tǒng)的金屬鋰作為負極，同時由于鋰離子電池中可燃材料與氧化劑共同存在，在過充、短路、高溫、撞擊等狀況下可能會發(fā)生熱失控行為，瞬間放出大量的熱量，引起火災甚至爆炸事故發(fā)生。因此解決燃燒和爆炸帶來的安全問題是電池進一步發(fā)展和應用亟待突破的瓶頂。

歷年鋰電池火災事故中，68%是由于內部或者外部短路造成，15%是由于充放電造成，7%由于設備意外啟動造成，10%為其他原因造成。針對鋰電池火災事故產(chǎn)生的原因，本文將從鋰電池的起火基本機理、火災防控對策進行分析，探究電池事故發(fā)生的原因，并對鋰離子電池火災事故的預防與處置措施提出相應對策，為撲救鋰電池火災提供一定的理論依據(jù)。

近幾年來，隨著智能手機為代表的數(shù)碼消費電子產(chǎn)品、儲能電站、電動汽車的高速發(fā)展，鋰電池行業(yè)也迎來了迅猛的發(fā)展，很多鋰電池生產(chǎn)廠家乘風而起，迅速發(fā)展壯大。但行業(yè)的快速發(fā)展是機遇也是挑戰(zhàn)。

消費電子的配套電池以手機、平板、電腦為主，其發(fā)展趨勢是鋁殼電池快速萎縮、聚合物電池高速發(fā)展，產(chǎn)品向“明星機、旗艦機”的方向發(fā)展，客戶集中度也越來越高，手機市場份額基本集中在“蘋果、三星、華為、小米、Vivo、OPPO”等大客戶手中，這樣的局面導致電池的質量尤其重要，沒有過硬的產(chǎn)品質量很難打入一線的客戶供應鏈，即使進入了一線供應商，但如果質量出問題將導致嚴重的后果。比如說，一兩起電池鼓殼、漏液、起火、爆炸等嚴重質量問題都可能導致客戶的流失甚至索賠的后果，而外觀的凸點、黑點、劃痕、偏厚等質量缺陷也會帶來極大的客戶投訴?？偠灾K端產(chǎn)品對電池的要求就是“更安全、更高容量、更快速充電、更小更輕更薄”，所以電池生產(chǎn)企業(yè)必須有更好的質量管控、質量保證系統(tǒng)。

動力電池對產(chǎn)品的“質量安全、產(chǎn)品的一致性、后續(xù)的維護成本”有更高的要求，其產(chǎn)品質量需要更好的保證。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，安全問題始終是頭等大事。同時，新能源汽車的保有量只會越來越多，屆時因動力電池誘發(fā)的自燃事件也會隨之上升。除了在技術上不斷完善攻破，相關監(jiān)管方式也需及時創(chuàng)新完善，共同促進行業(yè)高質量發(fā)展。

在安全問題上刨根究底，不是為了追究事故責任，而是希望未來的電動汽車更加安全。深入的機理研究使得事故原因更加清晰，使得電池安全測試評價更有預見性。

一、電池充電中起火

正常充電過程中引發(fā)的電池起火事故的比例在逐年上升，即使是手機充電寶等小型移動設備，充電安全也一直是一個令人擔憂的問題。盡管電池充電安全問題已經(jīng)引起了很高的重視，但是隨著電動汽車保有量上升和充電樁的鋪設速度加快，如何對充電方法和充電設施進行更加規(guī)范化的管理、對充電電池組進行可行、有效的安全狀態(tài)監(jiān)測，是非常重要的問題。

二、電池靜置時起火

車輛停置狀態(tài)下的自燃顛覆了人們對汽車安全的常規(guī)認識，也為電池安全管理提出了更高的要求，不僅在運行過程中、在斷電狀態(tài)下也要對電池進行有效監(jiān)管與防護。引發(fā)電池自燃的根本原因是內部短路，加工制備時混入的金屬雜質或產(chǎn)生的極片毛刺等、電濫用、電解液浸潤不均等引發(fā)的局部析鋰，都有可能在劃破電池隔膜，引發(fā)微小的內部短路，這種微小的內部短路并不容易被察覺，它們會在電池內部持續(xù)產(chǎn)熱，當內部短路產(chǎn)生的熱量堆積到一定程度后就會引發(fā)電池的熱失控，致使動力電池起火。

三、在使用過程中起火

車輛碰撞時會給電池帶來猛烈的沖擊，極易導致電池組結構受損引發(fā)短路。電動汽車電池箱的設計要滿足通風散熱、絕緣防水等復雜功能，如果同時還要具備防撞、吸能等功能，設計和制備難度很大，目前可以很好應對撞擊的電池箱體結構尚未有效普及。因此需要在電池安全研究中給予更高的重視，車輛碰撞引發(fā)電池起火的本質是電池短路，但是這與正常情況下的電氣短路又存在很大區(qū)別，現(xiàn)有的電池安全研究成果難以直接適用。

汽車碰撞如果波及到電池箱，猛烈的撞擊極易引發(fā)箱體變形導致電池組中的電池異常連接，發(fā)生外部短路，另一方面，汽車碰撞如果導致電池被擠壓變形，過量的變形可能使隔膜受損破裂或被刺穿、引起內部短路。內部短路與外部短路可能只發(fā)生一種，也可能同時發(fā)生，這些短路故障會引起電池高溫并伴隨漏液，泄漏出大量可燃氣體，一旦遭遇明火便會立刻起火。

四、零部件老化短路后起火

零部件/線纜的老化、電池箱浸水等引發(fā)電池起火的事故也占有一定的比例，這些故障的本質線纜老化剝落、浸水等導致電池非正常搭連引發(fā)了局部外部短路。

電動汽車起火事故發(fā)生的兩個高峰期出現(xiàn)在5～6月和11月，表明電動汽車的起火事件在全氣候條件下均易發(fā)生，“高溫炎熱的夏天更易引發(fā)電池起火”的傳統(tǒng)觀點對于電動汽車而言并不正確，這主要是因為電動汽車電池起火的誘因過于復雜且多樣化，淡化了“高溫”單一誘因的作用，另外現(xiàn)代電動汽車普遍配置的熱管理系統(tǒng)使動力電池不太容易因為單一的熱濫用而觸發(fā)熱失控。解決電池安全問題必須從更為復雜的角度對其誘因加以深度思考與全面分析。

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