常用的锂电池有三元锂电池和磷酸铁锂电池,对消防来说,三元锂电池很不友好,因为它自燃温度为200℃,也就是说,三元锂电池的热失效基本都会发生燃烧,而磷酸锂电池的情况稍好,它的自燃温度为500-800℃,根据电池热失效的统计数据,约有20%的磷酸铁锂电池热失效后会发生燃烧,再加上现阶段出货大都是磷酸铁锂电池,所以估计可能市场上有一半的电池即使发生热失效也不会着火。但即使电池只喷放浓烟不着火也要抑制,否则热失效会发生连锁反应殃及整个电池包、簇、仓。
这就要分阶段考虑电池热失效的抑制手段。以磷酸铁锂为例,热失效可以简单分为燃烧前阶段和燃烧阶段,燃烧前阶段指自热失效开始至浓烟温度500℃以下阶段,燃烧阶段指热烟已经燃烧发生明火之后阶段。由于没有对锂电池热失效在火灾分类方面的明确定义,现在市场上的锂电池灭火剂都是从原有的消防系统移植过来,比如CO2、气溶胶、七氟丙烷、全氟己酮等,这些灭火剂的灭火机理要么是降温、要么是化学反应,或者几种机理的结合,对灭火是有效的,也就是对燃烧阶段是有效的,而对燃烧前的阶段,如果灭火剂能够及早被释放到发生热失效的电池上,能够给热烟降温,那么热烟的温度将达不到燃烧温度,后续也就不会发生燃烧。如果灭火剂的降温效果足够强悍,能将大部分的热烟驱散或带走,也可能将热失效抑制在一个电芯之内。说到这里,灭火剂是不是叫抑制剂更贴切?对,我们就叫它抑制剂。
对抑制剂来说,吸热降温是其主要的考核指标,灭火剂的切断燃烧链的功能在这里就无效了。这个指标可以用比热容来表达,常见灭火剂的比热容对比如下:
可见,水的比热容最高,七氟丙烷的比热容最低,但也不能就此考虑用水给热烟降温,因为普通的水导电,会导致其他电池的放电,“注水”这个贬义词在这里也适用。超细干粉比热容也优于全氟己酮和七氟丙烷,但干粉是固态的,对于全封闭的电池包,干粉的流动性不如气体抑制剂。这里简单地举了两个例子,抑制剂的应用还要考虑设备成本、药剂成本、流动性、污染、长期运行的可靠性、维护、电池包的结构、对其它电池的影响等等因素。
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