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

2岁左右宝宝很馋嘴 什么零食能吃?什么零食不能吃呢?#新手爸妈互助圈##育儿避雷指南#

✅2岁宝宝吃什么零食好 ?

1⃣️山楂类食物

2岁的宝宝可以适量吃些山楂类食物如山楂片、果丹皮等,有开胃、助消化、提高食欲等作用,尤其是适宜食肉过多的宝宝食用。不过记得食用要适量。

2⃣️粗粮类食物

过于精细的食物易导致宝宝体内缺乏维生素B1和赖氨酸,使胃肠蠕动减慢、腹胀、消化液分泌减少,食欲降低。因此日常饮食要注意粗细粮的搭配。2岁宝宝平常可以吃些玉米棒子、红薯等粗粮做零食。但是妈妈要注意,2岁宝宝吃的粗粮应细做,宝宝才能消化、吸收。

3⃣️牛奶及奶制品

牛奶营养价值极高,富含钙、铁、磷、锌、铜、蛋白质、无机盐等营养物质。宝宝2岁后,就可以定期吃牛奶和奶制品了,如酸奶、奶酪、优酸乳等,一天大约300~350克。

4⃣️水果

水果营养丰富,2岁的宝宝可以吃的水果有苹果、桃子、柑橘、香蕉、西瓜等;不过食用时注意适量,2岁宝宝每天适宜摄入的水果量是苹果、桃、柑橘为75克;香蕉为50克;西瓜200克。

5⃣️坚果

坚果类食品富含丰富的蛋白质、碳水化合物、矿物质等营养物质,有助于促进宝宝的发育,如核桃、杏仁、榛子、板栗、葵瓜子、南瓜子等。2岁的宝宝,妈妈可以根据宝宝的消化吸收程度和喜好选择给宝宝食用。

⁉️2岁宝宝不能吃什么零食?

1⃣️葵花子

葵花子中含有不饱和脂肪酸,多吃会消耗大量的胆碱,使体内脂肪代谢发生障碍,并使大量脂肪积聚于肝脏,会严重影响肝细胞的功能。

2⃣️方便面

方便面是油炸食品,过多的食用油炸食品会引起孩子肥胖,对身体的各项器官对会产生一定的影响,而且油炸食品中还含有致癌物质。 其次就是方便面中含有大量的防腐剂和食品添加剂,会对人体主要脏器造成损害,尤其对儿童的健康发育会有一定的危害。

3⃣️薯片

跟方便面相同,薯片属于油炸食品,会对孩子的身体造成伤害。

4⃣️泡泡糖

天然橡胶虽无毒,但制泡泡糖所用的一级白片胶是加入了具有一定毒性的硫化促进剂、防老剂等添加剂,多吃会对身体不利。

5⃣️鱼干片

咀嚼时间过长后可浪费唾液,咽下的大量唾液可稀释胃液,降低宝宝的消化能力。

6⃣️松花蛋

含有一定量的铅,常食会引起宝宝铅中毒。铅中毒时的表现为失眠、贫血、好动、智力减退等。

7⃣️爆米花

爆米花中含铅量高达10毫克/500克左右,对人体,特别是对儿童的造血系统、神经和消化系统都有害。 https://t.cn/RVJk9aF

#千年浮梁茶最美茶艺师# 说到喝茶,人们总会提起耐泡这个话题

而大部分茶友已经潜意识的将“耐泡”和“好茶”捆绑到了一起。但转念一想,粗枝大叶的苦丁茶一定比精工细制的西湖龙井耐泡吧,可是能说苦丁茶是好茶,西湖龙井就不是好茶吗?肯定是不能的。

那么茶叶是不是越耐泡品质就越好呢?

①耐泡一定是好茶吗?

在买茶的时候,有的茶友们会询问这个茶会耐不耐泡?耐泡度的确是判断茶叶质量的一个方面。耐泡体现了茶叶内含物质丰富,经得起冲泡,但是与茶叶好坏并无绝对关系。

不同的茶类有不同的特点,要判断茶叶的品质,综合其干茶、香气、滋味、叶底等等因素,不能用是否耐泡来一概而论。

同样的茶类,一般来说,茶叶越耐泡、滋味越醇厚、香气越丰富,品质越好。

因此,是否耐泡与茶叶品质并没有绝对关系。

②决定耐泡度的因素

所谓耐泡,通常是指茶经过多次冲泡之后,我们还能够从茶汤中感受到它的香气韵味。决定一款茶是否耐泡,其中的变量非常多。

a.茶树的品种
有时候不得不承认,基因很重要。理论上讲,乔木的茶多酚含量最高,其次为半乔木,再次为灌木,而茶叶中茶多酚含量的多少,直接影响耐泡度。因此,在其他条件都相同或相近的情况下,乔木茶的耐泡度最高,其次为半乔木,再次为灌木。这也是为什么普洱茶常常比较耐泡的原因。

b.叶片的老嫩及完整程度
一般情况下,全是芽尖的茶比较不耐泡,而一芽两叶或者三叶耐泡度就要高一些,这是因为粗老的原料,其内涵物质比较丰富,饮用时必然要经过很多次的冲泡,才能释放完毕。如:绿茶的原料一般较嫩,嫩芽的酚氨比很高,鲜美清香。而乌龙茶采到一芽三四叶,芽叶连枝,叶片有一定的成熟度,其中的茶梗也含有丰富的有效成分,故相对而言,乌龙茶比较耐泡,当然也与两者加工工艺不同有关。

另外,茶叶完整程度与茶叶的耐泡度成正比,完整程度越高,耐泡度也越高。一些茶条较细碎的(如红碎茶),由于茶叶中的物质较易浸出,所以耐泡度就更差一些。

c.毛茶制作过程中的捻揉
捻揉的程度和耐泡度是成反比的,捻揉程度越深叶片细胞壁破损越多,那么水浸出物释放速度也就越快,耐泡度也就会相应降低。

d.茶树的树龄及生态环境
树龄和生态环境这两个因素是息息相关的,树龄的讨论必须是在同等气候生态环境的条件下才有意义。严谨地说,同等气候生态环境下,树龄越大,滋味越醇厚,耐泡度越高。这也是有的茶友追捧古树茶的原因之一。但如果老到一定程度,茶树出现了衰老的病症,那就另当别论了。

我们平时常说的高山云雾出好茶,说的都是茶树的生长环境的重要性。茶树周边的生态环境优美、海拔够高、土质肥厚,出产的茶叶一定是内质丰厚、口感饱满的,会更耐泡一些。

e.冲泡方法
同样的茶,不同人、不同时候冲泡,耐泡度就是不一样。这是由主要与茶水比例,还跟时间和温度有关。对于大多数茶叶而言,如果头两泡没泡好,会影响接下去的香气和滋味。如果冲泡温度过高、浸泡时间过长,就会使茶中的物质过早过多浸出,导致接下滋味变淡了。

说到这里,大家应该对“茶叶是不是越耐泡品质就越好?”已经有了自己的判断。

可以说,耐泡并不一定是好茶,但当以上这些条件相差无几的时候,或者是品种相似的情况下,好茶大多是耐泡的。


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