BigBatterySafety锂电池安全性

1、Big Battery Safety1. 锂电池像个煤气罐煤气罐类似煤气罐，里面类似煤气罐，里面多是易燃气体多是易燃气体。气体主要有CxHy（烷类气体）, CO, CO2, H2, 高温时刻有氧气。最低点燃温度305， 电解液的点燃温度是400， 可被点燃。磷酸铁锂在800以上释放氧气, 钴酸锂、三元材料在300500释放氧气。 闪点闪点： 液体或气体可以被电火花点燃的最低温度值。 当闪点低于28（空调温度）为甲类甲类； 当闪点在(28，60阳光下地面温度)为乙类乙类。甲类，乙类都是易燃溶剂（气体）易燃溶剂（气体）。 如果闪点和沸点都低于0， 就属于极度易燃。 爆炸上（下）限爆炸上（下）限：

2、气体成分达到多少后， 可以点燃和发生爆炸。 2. 锂电池的着火点着火点短路点。或喷气口。 短路点有：1.1 外部短路点（如碰到金属后极柱短路）外部短路点（如碰到金属后极柱短路）1.2 挤压、跌落造成的内部短路点挤压、跌落造成的内部短路点1.3 穿钉测试的针刺点针刺点软包装电池顶封、侧封强度 42N左右;Degass边封装强度15N左右。从degass边安全泄压。 安全性能好。 短路发热点针刺、挤压短路发热点泄气口案例， RIM的短路测试圆柱电池从火口泄气危险性一般钢壳动力电池泄气口和着火点分开安全性好喷气口薄弱环节： 安全阀 极柱边封装边或焊缝隙挤压穿刺的破洞3.排气管减少点燃机会排气管减少点

3、燃机会烟道无空气电火花实验烟道无空气电火花实验。实验描叙： 将50Ah LFP的EVB在煤油上烧烤。电池的安全阀接金属管，用黄泥巴密封。金属管道再接塑料瓶子，塑料瓶子里面放置有电火花发生器（热水器用部件，输出电压13KV.）当电池烧烤膨胀到冲破安全阀（耐压34MPa）就有烟雾到管道和瓶子，挤走空气再开启电火花，会听到嗒嗒的电火花声音。测试看无空气下能否点燃电池释放烟雾。实验结果：无空气情况（且低于无空气情况（且低于800800），），LFPLFP热释放的气体不能被点燃热释放的气体不能被点燃。电池柴油火金属管电火花发生器塑料瓶排气管安全设计 防电池烟火蔓延安全装置摘要：本实用新型公开了一种防电池

4、烟火蔓延安全装置，其包括设有入风口和出风口的烟火管道，烟火管道的入风口密封套住电池的安全阀，烟火管道的出风口处设有抽风装置。本实用新型防电池烟火蔓延安全装置以不燃或阻燃烟火管道将热失控电池喷出的可燃气体、零星烟雾导走，避免其被临近的接线端子、极柱或导线因短路大电流产生的高温加热点燃。抽风装置可确保热排气速度大于热失控电池的产气速度，避免电池爆炸。电池安全阀有烟嘴（距离小于1cm）, 主动抽气，电炉烤50Ah电芯也不烧间隙小于1cm不烧电炉电池气管4. 锂电池的气体膨胀气体膨胀电池滥用情况下，电池会膨胀，多是慢速膨胀电池会膨胀，多是慢速膨胀 (体积膨胀增加体积膨胀增加50%左右左右， 厚度钢壳动

5、力电池厚度增钢壳动力电池厚度增50%， 软包装厚度增加软包装厚度增加3倍倍。) EVB可用厚度监控可用厚度监控报警报警电池在打开安全阀前的膨胀后释放气体公式膨胀后释放气体公式：用膨胀后释放气体体积占设备体积、风扇流量，可计算气体爆炸风险计算气体爆炸风险。 这是用50Ah LPF的电动车电池，用15A 5V的过充电测试，记录随时间的温度、电压、厚度数据。看到前期变化少，后期变化大。所以对后期专门研究，分为几段看规律。4. 锂电池的气体膨胀气体膨胀电池滥用情况下，电池会膨胀，多是慢速膨胀电池会膨胀，多是慢速膨胀 EVB可用厚度监控报警可用厚度监控报警电池在打开安全阀前的膨胀后释放气体公式膨胀后释放

6、气体公式：用膨胀后释放气体体积占设备体积、风扇流量，可计算气体爆炸风险计算气体爆炸风险。同时发生的个数n: 软包装机器n=8 (因为每32个电池为1个区，共1个电压基准); 动力电池n=8 (每8个为1个区). 因此 动力电池测试机器要采取泄压防爆措施动力电池测试机器要采取泄压防爆措施。 不必建设防爆墙壁等，要设备泄压、厂房通风排烟来保证安全要设备泄压、厂房通风排烟来保证安全。nVVcellgas*7*150%*释放气体体积为Vgas, 电池体积为Vcell, 滥用后体积膨胀50%, 7为安全阀压力为7个大气压, n是同时发生数量。 5. 锂电池的气体爆炸气体爆炸 锂电池可视为一个小煤气罐一个

7、小煤气罐，多次模拟试验证明，锂电池的爆炸不是固体爆炸，而是气体爆炸， 即（a）电池释放的内部燃气被点燃，在密封空间就发生气体爆炸电池释放的内部燃气被点燃，在密封空间就发生气体爆炸。 （b）密封空密封空间典型有高温炉、冷热冲击炉、循环寿命测试的高温炉间典型有高温炉、冷热冲击炉、循环寿命测试的高温炉、化成和容量测试的高温炉子、化成和容量测试的高温炉子等等。文献表明8，气体爆炸有4种形式，定压燃烧（敞开环境的燃烧）、定容爆炸（在刚性容器里均匀点火爆炸）、爆燃（气体燃烧受到约束，形成压力波，接近声波速度传播）、爆轰（最高测试形式，压力波以超音速传播）8。工业爆炸中事故通常为爆燃8。 气体爆炸中气体爆炸

8、中最厉害为爆轰最厉害为爆轰，而烃类气体与空气混合物的爆轰烃类气体与空气混合物的爆轰速度大多为1800m/s量级8，（c）爆轰压爆轰压力为力为1.5 MPa量级量级8。 典型的泄压防爆形式： 密封的炉门的密封的炉门的“软硬兼施软硬兼施”密封炉门密封炉门合页强度合页强度1.5MPa, 扣子强度扣子强度1.5MPa门扣强度“软”0.4MPa顶部铝箔密封泄压口6. 设备如何减少电池起火电池起火吸嘴的跌落电池吸嘴的跌落电池， 造成电池挤压、重叠、短路起火造成电池挤压、重叠、短路起火（碰到金属外壳）。 验证： 1.1 用放完电的电池贴好胶带，在吸嘴吸起电池后人为拉掉、拉歪，看有无报警 1.2 按下急停开关

9、或开门（有连锁保护），看电池会不会“下冰雹”式跌落。 机械手的跌落、歪斜电池，造成挤压、重叠、短路起火机械手的跌落、歪斜电池，造成挤压、重叠、短路起火。 验证： 用放完电的电池让吸嘴吸起后，做1.1, 1.2的类似测试。监测切刀、平压等电池歪斜挤压起火监测切刀、平压等电池歪斜挤压起火 。 厚度监测 用不带电的电池模拟测试看能否发现歪斜、重叠电池4. 减少死区减少死区 （电池跌落到死区，容易被挤压起火） （死区定义定义：随电池运动中，经过机械手、吸嘴、拉带等潜在的电池运动中易跌落到的间运动中易跌落到的间隙、孔洞、低洼处隙、孔洞、低洼处，人手不易够到的区域。） （典型的死区： 吸嘴转移电池下方的皮

10、带间隙、低洼面、设备孔洞等； 两段皮带之间的间隙。 ）5. 用非易燃材料的绝缘金属表面用非易燃材料的绝缘金属表面 大电池的环氧树脂老化板贴铁氟龙阻燃大电池的环氧树脂老化板贴铁氟龙阻燃 跌落、歪斜的电池落到设备部件的金属表面，会短路起火，要绝缘。 避免起火电池蔓延，要采用非易燃材料。 氧指数氧指数： 塑料橡胶可燃烧的最低氧气百分比浓度。 21%为难为难燃，如铁氟龙、电木燃，如铁氟龙、电木。 陶瓷等更加好。6. 设备如何减少电池起火电池起火防范真空、压缩气管混淆爆炸防范真空、压缩气管混淆爆炸 6.1 真空管用绿色，真空管用绿色， 压缩气管用蓝色（或黄压缩气管用蓝色（或黄色），超过色），超过1MPa

11、的高压气管用红色的高压气管用红色； 6.2有真空罐、真空腔体则加单向阀有真空罐、真空腔体则加单向阀。 原因解释： 真空最大值为0.1MPa（即1个大气压），压缩气通常在0.20.8MPa， 将压缩气误插入真空管道，引起真空罐、吸嘴等爆炸，电池“下冰雹”式跌落。 避免溶剂流入电气接头，电解短路起火避免溶剂流入电气接头，电解短路起火。试验：3滴电解液在老化板，老化板接3.2v电池，在2小时内点燃环氧树脂的老化板，显微镜下可拍摄到电解正极形成大量铜箔，短路。设备进电开关断路器放在设备外面设备进电开关断路器放在设备外面1.2米左右方便断电后用水灭火米左右方便断电后用水灭火。 易起火设备周围每易起火设备周围每20米有排烟风机米有排烟风机。 （设备：化成、容量、自动OCV, 自动贴胶、自动焊接FUSE、自动分组机。 特点是用带电的电池