锂离子电池起火原因分析.ppt

编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,4,#,锂离子电池起火原因分析,南通新宙邦电子材料有限公司 丁祥欢,1,4,案例众多,1995.11.14,索尼锂电池成品充放电测试室起火,2012.6.16,惠州亿纬锂能 的老化车间发生火灾,2013.7.7,深圳优特力的锂电池车间发生火灾,2013.9.13,深圳迪比科发生火灾,2013.9.25,无锡 明杨电池厂发生火灾,2013.10.11,深圳倍特力 电池厂车间发生火灾,2013.10.21,惠州泰格威电池有限公司 锂电池车间起火,2013.10.26,深圳福永 的基德科技笔记本电池车间起火,2013.11.22,增城一锂电池厂库房起火,2013.12.12,中山天贸 锂电池成品仓库起火,2014.8.23,深圳龙华一手机电池厂起火,2014.11.19,东莞今明阳电池厂 锂电池车间起火,2016.1.16,深圳宝安区西乡街道的一家电池厂突然起火,2016.3.22,深圳美拜成品仓库起火,2016.3.26,厦门一电瓶车锂电池厂发生起火事故,2016.5.31,启东海四达 成品仓库起火,2,4/29/2025,锂电池的内部结构（原理图）,正极,/,负极,/,隔膜都浸泡在电解液之中,正极呈氧化性，负极呈还原性，共存于同一体系。两者电位之差为电池的电势。,隔膜负责隔离正极与负极，防止直接接触，同时它具有多孔特征，允许离子迁移厚度一般在,20,微米以下。,正极与负极在电池内部短接称为内部短路,3,4/29/2025,材料的危险特性分析,锂电池电解液：,80%,以上为有机溶剂，可燃或易燃,锂盐受热分解可以产生,PF5,或,HF,，有毒气体,溶剂,DMC/EMC,为甲类易燃，,DEC,乙类，,EC/PC,丙类，但碳酸酯无毒性。,负极：,强烈还原性，与锂金属接近，反应放热量大,电池状态不佳出现粉末状的锂枝晶时更为活跃，见空气即能自燃。,正常状态下的锂化炭负极活性稍低于金属锂，但比表面积比金属锂片大（负极为多孔状电极）,着火后不易扑灭。充电态的负极与金属锂的燃烧特性类似，不能用水或水基灭火剂扑救。,4,4/29/2025正极材料,如果是三元材料或钴酸锂，在高温下还可能释放出氧气,磷酸铁锂相对高温稳定性好，更难释放氧气，所以相对安全一点,因此动力电池中三元材料的安全性更需要严格管控和应对，,钴酸锂基本不用于动力电池用途,隔膜：,隔膜多为,PE,或,PP,材料，可燃，但危险性不高。,正极与负极之间只有十几微米厚的隔膜分隔。隔膜一旦刺穿即导致内短路,危险性比较：负极,电解液,正极,5,4/29/2025,锂离子电池能量状态与危险性分析,1.,原材料,/,半成品,/,尚未,充电,的成品电池：不含能量或能量极低。此时最为安全，只有易燃的风险,2.,充电化成过程电能注入到电池中，,电池积累能量，正极脱锂，负极嵌锂，化学活性都急剧上升,。,电压越高能量越多，危险性越大。应重点监控此状态,。过度充电则必然导致事故。,充电电压上限由厂家规定，通常为,4.2V,，磷酸铁锂电池在,3.9V,左右。,但目前所有锂离子电池目前均不能承受,4.8V,以上电压，存在损坏或起火的危险。,截止电压虽然只相差了,0.6V,左右，但高出这,0.6V,会带来严重的安全问题，电压监控必须准确。,3.,放电过程，能量逐步释放出来。到截止电压如,2.5V,或,2.0V,时，能量较低，安全性上升。但短路仍可能导致火灾。,4.,电池搁置状态。危险性取决于电压高低。高则危险，低则相对安全。锂电池自放电小，搁置几年也可能仍处于满电态而风险较高。,64/29/2025,能量释放过程与特性,1.,释能快。电池短路时能量释放极快，在数秒内内释放大量热量,2.,受热下电池易鼓壳或破裂。受热下电解液急剧汽化易导致外壳破裂,3.,电池变形后易进一步扩大内部短路，加快热量释放。,4.,破裂后易自燃。外壳破裂后暴露到空气中的负极易起火自燃。,单个电池起火后引燃周围其它电池或易燃物，导致火灾扩大。,7,4/29/2025,锂电池最怕什么,?,内部：最怕“内部短路”。一旦发生几乎无法补救,引发的常见原因有：,循环过程中析锂，锂枝晶刺破隔膜导致内短路,集流体有毛刺扎穿隔膜导致内短路,隔膜存在瑕疵孔洞导致内短路,金属颗粒物进入电池内部刺破隔膜导致内短路,必须依靠严格的工艺和材料管控消除,8,4/29/2025,锂电池最怕什么,?,外部：最怕外壳变形或破裂。,防范措施是防止电池高温（,60,以上）以及防止过度受力,变形可能导致极片错位导致内短路，进而发热导致电解液蒸发鼓张,变形导致极片直接接触的短路,变形导致外壳破裂，负极暴露在空气中自燃,9,4/29/2025,锂电池最怕什么,?,使用中：最怕过充电。会导致电池损坏或起火。,负极析锂导致内短路,正极析氧，容易导致大量发热或起火,电解液分解胀气，外壳变形破裂,10,4/29/2025,锂电池火灾的特点,烟尘大，负极碳素,/,隔膜,/,包装物 不完全燃烧产生烟尘（黑）。电解液锂盐分解也产生烟尘（白）,有毒性。可能含有氟化氢或五氟化磷等氟化物，需要防毒气。进入受限空间或高浓度区的着火点要自主式呼吸器,不适合用水扑救,，充电态负极为锂化碳素，遇水产生氢气。多备黄沙类,/,粉末类灭火剂,在充放电,/,满电老化时比较容易发生锂电池失控起火的事故,在凌晨导致的火灾较多，人员巡视不及时或火灾未及时发现的容易扩大化。,11,4/29/2025,提高锂电池生产安全性的一些措施,储存：控制一定空间内的存储量，各存储区加强隔离,监控：电池仓库设立 红外感应报警,充放电设备的电器要勤检查，确保无故障（特别是电压监控失灵十分危险）,巡查：人员巡查密度和检查细致程度增加,绝缘：防止货架不稳定或电池固定不稳定导致的电池互相挤压导致短路,极耳或端子在存贮时要可靠绝缘，防止单体之间接触时短路,品质：提升电池品质，控制毛刺,/,金属异物,/,隔膜破洞,/,绝缘不良等机械性的短路因素,12,4/29/2025,谢谢大家！,13,4/29/2025,