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新能源汽车动力电池火灾及防护研究.pdf

大小:0KB更新时间:2018-07-24 09:54:10 我要下载

中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室 2018年7月20日 汪箭 教授

目录 1 锂离子电池热失控事故 2 锂离子电池热失控研究 3 锂离子电池可燃组件热安全性研究 4 动力电池火灾防护措施 2

锂离子电池热失控事故 01 • • 特斯拉电动汽车 波音787 • 三星Note7 3

火灾事故 近年来锂离子电池起火事故 4

火灾事故-特斯拉汽车 u 2016年1月,挪威,一辆特斯拉在充电发生燃烧,整车烧毁; u 2016年8月,法国,一辆特斯拉在试驾中意外起火; u 2017年3月,上海充电站,发生两起特斯拉火灾; u 2017年6月,山东,一辆特斯拉撞击护栏发生火灾; u 2018年5月,美国,一辆特斯拉撞击混泥土墙导致起火; u 2018年6月,美国,一辆特斯拉行驶中突然起火,美国国家运输安全委员会(NTSB)开展调查。 5

火灾事故-特斯拉汽车 事故原因:碰撞、充电、行驶自然。特斯拉锂电池组横跨车辆基座,一旦热失控发生会波及全车。 解决方案:底盘加装钛金属防护罩,更新软件适应不同的充电环境。 6

火灾事故-Note7 u 2016年8月3日:全球首发 三星Galaxy Note7新品发布会在英国伦敦和巴西里约热内卢同步举行。 u 8月24日:全球首炸 韩国用户在网上发布Note7严重烧毁的照片。 u …… u 9月2日:全球召回(除中国) u 9月18日:国行首炸 18日凌晨,中国用户网上发帖:国行三星note7手机在使用时发生爆炸。 u 9月18日晚间:国行第二炸 u 9月24日:国行第三炸 u …… u 10月11日 暂停Note7生产,召回全部国行版本 7

火灾事故-Note7 事故原因:电池缺陷造成内部短路,进而导致三星Note7手机 爆炸。 设计问题:1.隔膜较薄,2.接合工艺 解决方案:重新设计了Note7电池。 8

火灾事故-波音787 u 2013年1月7日,一架波音787在波士顿机场由辅助动力电池过热导致 起火。事后发现:电池和壳体严重损坏。 u 2013年1月16日,一架波音787起飞后不久,驾驶舱内有烟味,警告 灯显示电池故障。事后发现:电子舱电池和壳体严重损坏。 u 日航和全日空停飞其名下波音787,FAA停飞在美国注册波音787,最 终全球波音787停飞。 9

火灾事故-波音787 事故原因:内短路,机载记录仪记载瞬间大电流45A 。 事故电池 6号电池负极集流体 10

火灾事故-波音787 解决方案: 波音整改方案包括三重防护层。 1. 避免电池过热; 2. 防止波及相邻电池; 3. 防止飞机机体被毁坏。 解决方案:强化冷却系统、电池间加隔热层、加强防护罩。 11

热失控现象 锂电池事故的特点及难点: ü主要形式:热失控导致火灾和爆炸。 ü灾害形式:喷射燃烧、爆炸、有毒有害气体等。 ü防控手段:缺乏有效灭火技术,复燃性高。 安全阀破裂 可燃气被引燃 喷射及燃烧 逐渐熄灭 12

热失控诱因 挤压,高温,过充,过放,大电流等诱发热失控。 LiCoO  6C € Li CoO  Li C 总反应式: 2 1x 2 x 6 SEI膜的分解: (CH OCO Li) Li CO  C H  CO  0.5O 2 2 2 2 3 2 4 2 2 z 3 内嵌锂与电解液反应: 2Li  C H O  Li CO  C H  O x y z 2 3 x1 y 2 2 1 1 正极材料的分解: Li CoO  xLiCoO  1 xCo O  1 xO x 2 2 3 4 2 3 3 Co O  3CoO  0.5O CoO  Co  0.5O 3 4 2 2 y C H O +O  xCO  H O 电解液的氧化: x y z 2 2 2 2 13

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