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(dǎo)致電池的質(zhì)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(shù)取得了長足的進步，有效地控制了電池內(nèi)副反應(yīng)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(guān)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(zāi)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(yīng)用亟待突破的瓶頂。

歷年鋰電池火災(zāi)事故中，68%是由于內(nèi)部或者外部短路造成，15%是由于充放電造成，7%由于設(shè)備意外啟動造成，10%為其他原因造成。針對鋰電池火災(zāi)事故產(chǎn)生的原因，本文將從鋰電池的起火基本機理、火災(zāi)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(zāi)事故的預(yù)防與處置措施提出相應(yīng)對策，為撲救鋰電池火災(zāi)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(fēng)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(dǎo)致電池的質(zhì)量尤其重要，沒有過硬的產(chǎn)品質(zhì)量很難打入一線的客戶供應(yīng)鏈，即使進入了一線供應(yīng)商，但如果質(zhì)量出問題將導(dǎo)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(zhì)量問題都可能導(dǎo)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(zhì)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(zhì)量管控、質(zhì)量保證系統(tǒng)。

動力電池對產(chǎn)品的“質(zhì)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(zhì)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(shù)上不斷完善攻破，相關(guān)監(jiān)管方式也需及時創(chuàng)新完善，共同促進行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

在安全問題上刨根究底，不是為了追究事故責(zé)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(yù)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(shè)備，充電安全也一直是一個令人擔(dān)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(shè)速度加快，如何對充電方法和充電設(shè)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(nèi)部短路，加工制備時混入的金屬雜質(zhì)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(nèi)部短路，這種微小的內(nèi)部短路并不容易被察覺，它們會在電池內(nèi)部持續(xù)產(chǎn)熱，當(dāng)內(nèi)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(dǎo)致電池組結(jié)構(gòu)受損引發(fā)短路。電動汽車電池箱的設(shè)計要滿足通風(fēng)散熱、絕緣防水等復(fù)雜功能，如果同時還要具備防撞、吸能等功能，設(shè)計和制備難度很大，目前可以很好應(yīng)對撞擊的電池箱體結(jié)構(gòu)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(zhì)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(dǎo)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(dǎo)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(nèi)部短路。內(nèi)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(zhì)線纜老化剝落、浸水等導(dǎo)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(fù)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(fù)雜的角度對其誘因加以深度思考與全面分析。

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