In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Brandgefahr von Lithium-Ionen-Batterien und den damit verbundenen Forschungsfortschritt

Lithium-Ionen-Batterien (Lithium-Ionen-Batterien) sind auf die Lithiumbewegung zwischen den positiven und negativen Ionen angewiesen, um das Laden und Entladen zu vervollständigen. Dies ist eine Art hochleistungsbatterien. Lithium-Ionen-Batterie "Die lithium-batterie"

(Lithiumbatterie), das letztere der Anodenmaterialien ist Mangandioxid oder Thionylchlorid, die Kathode ist eine Lithiumbatterie ohne Ladung, nachdem die Fertigstellung des Reservoirs Strom hat, während des Lade- und Entladezyklus, um interne Kurzschlussbatterien zu verursachen, Lithiumkristallisation und normalerweise ist das Laden verboten, sollte daher nicht als "Lithium-Ionen-Batterien" bezeichnet werden.

Lithium wird ursprünglich für die Entladung des amerikanischen Erfinders Thomas Edison aus dem 19. Jahrhundert konzipiert. Li + MnO2 = LiMnO2 ist die Entladung der REDOX-Reaktion. Aber aufgrund der chemischen Natur von Lithium sehr lebhaft, sehr hoch für die Anforderungen der Verarbeitung, Lagerung, Verwendung, so bekam die Anwendung für eine lange Zeit nicht. In den 1980er Jahren produzierten Bell Laboratories erfolgreich die ersten verfügbaren wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Graphitelektroden-Batterien. 1991 brachte SONY die ersten kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien auf den Markt. Seit der schnellen Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterietechnologie aufgrund der hohen Energiedichte (Masse und Volumen als Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Batterien gleicher Kapazität zur Reduzierung von mehr als 50%, Energiedichte von 540 ~ 720 kj / kg), hohe Leerlaufspannung (Monomerspannung von 3,3 V bis 4,2 V, die Äquivalent zu drei Serien von Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Batterien), große Ausgangsleistung (300 ~ 1500 / kg), keine Verschmutzung (enthält keine schädlichen Schwermetalle wie Cadmium, Blei, Quecksilber), hohe Lebensdauer, kein Memory-Effekt Mit der rasanten Entwicklung der Elektrofahrzeugtechnologie ist die Lithium-Ionen-Batterie zu einer weit verbreiteten Ladetemperatur (20 bis 60 ° C) usw. geworden, die in der Unterhaltungselektronik, in der Militärindustrie, in der Luftfahrt und in anderen Bereichen eingesetzt wird Es wird vorausgesagt, dass die derzeitige Marktskala für Lithium-Ionen-Batterien um 20% pro Jahr wächst. Lithium-Ionen-Batterien, ein globaler Markt von 8 Milliarden US-Dollar im Jahr 2011, werden 2020 18 Milliarden US-Dollar erreichen.

2. Zusammenfassung des Lithium-Ionen-Batterie-Feuers

Mit der breiten Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien trat allmählich die Brandgefahr auf, viele einflussreiche Brandunfälle im In- und Ausland und löste einen massiven Rückruf verwandter Produkte aus.

2.1 Feuer- und Transportfeld für Lithium-Ionen-Batterien

Im Jahr 2006 haben die Vereinigten Staaten, eine Kurierfirma, ein DC-8-Frachtflugzeug von Laptops mit Lithium-Ionen-Batterie in Brand gesetzt, eine Notlandung am Flughafen gemacht, Frachtfeuer brennt für 4 Stunden, die meisten Waren sind erschöpft, drei Besatzungsmitglieder waren verletzt.

Im Jahr 2010 stürzte das Unternehmen ein Boeing 747 Frachtflugzeug in Dubai, Ladungen von Lithium-Ionen-Batterien Feuer Grund auch. Zu diesem Zweck hat die Federal Aviation Administration (FAA) wiederholt potenzielle Sicherheitsrisiken im Prozess der Lithium-Ionen-Batterien auf dem Luftweg gewarnt, Die internationale Zivilluftfahrt legt auch strenge Beschränkungen für den Transport von Lithium-Ionen-Batterien fest.

2.2 Recyclingfeld für Lithium-Ionen-Batterien

Am 7. November 2009 in Kanada Terrell (Trail), Lithium-Ionen-Batterie-Recycling-Lagerfeuer, ist bei weitem der größte Einfluss des Brandunfalls. Das Feuer im Lager befindet sich im Columbia River im Süden von British Columbia, einer Gebäudefläche von 6500 m2 Das im Hauptsitz in Anaheim, Kalifornien, ansässige Busunternehmen (TOXCOInc.). Im August 2009 erhalten die speziellen Subventionen des Unternehmens 9,5 Millionen Dollar von der US-Energieabteilung (doe) für die Forschung und Entwicklung von Lithiumionen Batterie-Recycling-Technologie.

Brände, wenn viel Speicher vorhanden ist, recyceln Lithiumbatterien und Lithiumionenbatterien, die verarbeitet werden sollen, einschließlich kleiner Handy- und Laptopbatterien, umfassen auch die Verwendung von hochleistungsbatterien für Elektrofahrzeuge. Unmittelbar nach dem Brand in die Phase der heftigen Verbrennung Die lokale Regierung hat einen regionalen Notverknüpfungsmechanismus eingeführt. Aufgrund des Brandes und der Sorge um die unter dem Einfluss von Wasser erzeugte Lithiumreaktion machen Lithiumhydroxid und Wasserstoff die Verbrennung gewalttätiger. Feuerwehrleute ohne große Menge Wasserstrahl, nur in der peripheren Kontrolle. Um die Ausbreitung des Feuers zu verhindern. Durch das vollständige Löschen des Feuers bis zum nächsten Nachmittag wurde die lokale Umwelt beschädigt. Die Ursache ist nicht entschieden. Es wird geschätzt, dass im Lager ein überhitzter Kurzschluss der Lithiumbatterie aufgrund hoher Temperaturen gespeichert ist Verbrennung.

2.3 Die Brandgefahr von Lithium-Ionen-Autobatterien verursachte hohe Aufmerksamkeit

Als ein wichtiger Teil zur Förderung der Entwicklung neuer Energie für Elektrofahrzeuge, Hybrid-Elektrofahrzeug-Technologie, legt großen Wert auf die Vereinigten Staaten im Jahr 2015 wird erwartet, dass der Besitz von Elektroautos 1 Million Einheiten erreichen wird, die chinesische Produktion und der Verkauf von Elektroautos werden erreichen 500000 Einheiten. Elektrofahrzeuge mit Lithium-Ionen-Batterie sind die am weitesten verbreitete Energieform. In den letzten Jahren gab es im In- und Ausland mehrere Brände von Elektrofahrzeugen mit Lithium-Ionen-Batterie.

Am 7. Januar 2010, urumqi Stadtbusunternehmen Garage eine bestimmte Marke "elektrische Doppel" Superkapazität und Lithium-Ionen-Batterie Hybrid-Elektrobus für Eisenphosphat Lithium-Ionen-Batterie Feuer Überhitzung (das Auto wegen der Kälte des Wetters im Dezember 23, 2009 eingehender Ausfall, Park), 15 Tage nach dem Brand.

Am 11. April 2011, Hangzhou ein elektrisches Feuer im Prozess des Taxifahrens, am 18. Juli 2011, Shanghai ein spontaner, reiner elektrischer Bus ist Eisenphosphat Lithium-Ionen-Batterie Überhitzungsfehler.

Seit Mai 2011 hat ein US-amerikanisches Automobilunternehmen, das die Brandgefahr von Lithium-Ionen-Batterien für Elektroautos herstellt, die Aufmerksamkeit der internationalen Autoindustrie und der Feuerwehr auf sich gezogen.

Die Produktion der weltweit ersten Anwendung von benzinelektrischen Hybriden mit Eisenphosphat-Lithium-Ionen-Batterie-Plug-in durch die National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) mit vier Front- und Seitencrashtests erhält eine Sicherheitsbewertung von 5 Sternen, jedoch drei Wochen später Am 6. Juni stellte ein Crashtest-Prototyp innerhalb des Lagerfeuers, das Feuer im Batteriefach, fest. Das Batteriefach bei der Demontageinspektion stellte fest, dass die Kollision unter dem Fahrersitz durch die seitliche Steifheit der Komponenten und die Zirkulation der Kühlflüssigkeit der Lithium-Ionen-Batterie lag Systemschäden, Leckagen verursachen Kurzschlüsse und Brände.

Im September 2011 hat NHTSA am 5. zum Autounfalltest keine Anomalien festgestellt, dann speziell für den lithium-ionen-akku des Fahrzeugs zum 6-fachen Test zwei Gruppen von Zellen innerhalb einer Woche nach dem Crashtest nacheinander, die dritte Batterie Lichtbogenentladung und Feuer erzeugen tritt auf, die vierte Gruppe Batteriekontakt Überhitzung Phänomen, mit fünf Zellen erscheinen langsame Entladung (bestätigt, nachdem nichts mit der Kollision zu tun hat), 6 Batterie Feuer.

Im November 2011 startete NHTSA gemeinsam mit dem US-Energieministerium (doe) die Defektuntersuchung des Autos, in drei Versuchen sind 2 Demo-Autos in Flammen aufgegangen. Dieses Ergebnis veranlasste die 2011 gestartete NHTSA, die Sonderuntersuchung des Auto-Lithium- Das Unternehmen für Ionenbatterie-Autos passt die Querversteifung umgehend an das Schema an, um das Batteriefach und den Füllstandsensor für Kühlkühlung um einen Batteriepack herum zu schützen und mehr als 8000 Autos zurückzurufen.

Im Dezember 2011 ist der verbesserte Prototyp basierend auf Kollisionstest keine Ausnahme.

Im Januar 2012 hielt der Unterausschuss des US-Repräsentantenhauses des Aufsichtsausschusses für Wirtschaftsreformen gemeinsam mit der Regierung der Vereinigten Staaten eine Anhörung ab.

Im März 2012 kündigte die Autofirma seit dem 19. Monat die Automobilproduktion 5 Wochen bis zum 23. April an, um die Produktion wieder aufzunehmen. Noch nicht das Feuer im Prozess von Elektrofahrzeugen im tatsächlichen Nutzungsbericht erhalten.

3. Die aktuelle Forschung der Lithium-Ionen-Batterie Brandgefahr der Situation

Die Nationen haben bisher keine Aufbewahrung von Sicherheitsstandards für Lithium-Ionen-Batterien und Brandschutzverfahren formuliert. Um diese Lücke zu schließen, forschen viele Länder und Organisationen an der verwandten Grundtheorie und Anwendung der Technologie.

Die amerikanische Vereinigung der Brandschutzbehörde (NFPA) konzentriert sich frühzeitig auf das Brandschutzproblem von Lithium-Ionen-Batterien und unterstützt dies vom US-Energieministerium, der amerikanischen Gesellschaft der Automobilingenieure (SAE) und anderen Behörden und Unternehmen wie General Motors Joint hat eine Reihe von Forschungs- und Schulungsprojekten durchgeführt. Am 21. und 22. Oktober 2010 veranstalteten SAE und NFPA gemeinsam den Gipfel, die ersten Sicherheitsstandards für Elektroautos, mit denen die Sicherheitsstandards für Elektroautos und Hybridfahrzeuge in drei wichtigen Bereichen festgelegt wurden: Fahrzeuge , Produktionsumgebung und Notfallrettung, unter anderem, wurde die Batterie auf die primären Sicherheitsprobleme gelegt. 27. und 28. September 2011, in der zweiten Sitzung des Gipfeltreffens zum Sicherheitsstandard für Elektroautos, liegt einer der Schwerpunkte sowohl auf der Autobatterie als auch die Sicherheit der kommerziellen Transport- und Speicherbatterie und unterteilen Sie die sechs wichtigsten Forschungsrichtungen:

Brandgefahr und Sicherheitsleistung der Batterie;

Kommerzielle Großbatterie für die Anforderungen eines festen, mobilen Feuerlöschsystems;

Im internationalen Transportbereich über die Batterieversandbeschränkungen und -bewertung;

Batterie nach dem Wiederaufleben der Gefahr zerstört;

Batterie für Feuerlöschmittel;

Normale und Unfallsituation der Entlassungsnormen.

Im Jahr 2011 startete die NFPA Fire Research Foundation (FPRF) der Sachversicherungsgruppe (PIRG) das Risiko der Speicherung von Lithium-Ionen-Batterien und der Löschmethodenforschung. In der ersten Phase der Studie wurde durch Literaturrecherche die Gefahr der Lithium-Ionen-Batterie ermittelt Die Verwendung der Bewertung wird darauf hingewiesen, dass die Brandgefahr von Lithium-Ionen-Batterien hauptsächlich auf ihre Struktur zurückzuführen ist, insbesondere auf die hohe Energiedichte und die unsachgemäße Aufladung hoher Temperaturen, die durch Elektrolytverdampfung verursacht werden Stromkreis, Überladung und Fleckenbildung, kann einen Brand verursachen. Berichten zufolge ist eine schnelle Freisetzung von Energie durch thermisches Durchgehen die Hauptursache für das Verbrennen von Elektrolyten. Im Falle eines thermischen Durchgehens steigt die Batterietemperatur schnell an, was zur Folge hat oder direkt zum Explosion des brennenden Batteriematerials oder Platzen des Batteriegehäuses nach intensiver Oxidationsreaktion und Explosion in Luft und Lithium.

Da Experimente durchgeführt wurden und die Größe begrenzt ist, weiß man noch nicht viel über den Mechanismus des thermischen Durchgehens, insbesondere über die Masseneigenschaften der Lithium-Ionen-Batterie bei Verbrennungs- und Löschmethoden, die noch weiter untersucht werden müssen Workshop PIRG, bestimmen Sie den nächsten Schritt Forschungsrichtung ist ein Brandversuchexperiment in voller Größe. Als Hauptinhalt der gesamten Projektforschung in der zweiten Phase liegt der Schwerpunkt der Studie im Jahr 2012 auf zwei Arten von Lithium-Ionen-Batterien in großem Maßstab Lagerung unter der Bedingung der Brandgefahrenforschung: Eine Art ist ein kleines Produkt, eine andere Art ist die große Größe, die in Elektrofahrzeugen und anderen Produkten verwendet werden kann. Das Immobilienversicherungsteam wird mit der amerikanischen Vereinigung der Feuer zusammenarbeiten und über die Lithium-Ionen-Batterien berichten Speicherung der Forschungsergebnisse von Brandgefahrshierarchien und gemäß NFPA13 der Installationsspezifikation für die automatische Sprinkleranlage zur Durchführung der entsprechenden Prüfung in der richtigen Reihenfolge Unterstützung des professionellen technischen Komitees von NFPA13 bei der Bestimmung des Speicherplatzes für Lithium-Ionen-Batterien bei der Auslegung der Parameter des automatischen Feuerlöschsystems.

Im Juli 2011 startet die NFPA die Schulungsprogramme für elektrische Sicherheit, damit Rettungskräfte die Schulung zur sicheren Entsorgung des Elektroautounfalls durchführen können. Das Projekt ist das US-Energieministerium (doe) auf der Grundlage der amerikanischen Bergung und Reinvestitionsgesetz für eine Zuschussfinanzierung in Höhe von 4,4 Mio. USD. NFPA arbeitet mit NHTSA-Programmen für die reine Entsorgung von reinen Elektrofahrzeugen und Hybrid-Elektrofahrzeugen zusammen. Die weltweit größte Autofabrik war an den entsprechenden Arbeiten beteiligt. Derzeit wurde das Projekt in 20 Staaten als Lehrer durchgeführt Schulung, Schulung Schulung ca. 800 Fakultätsmitglieder, mehr als 15000 Personen haben sich für die Teilnahme an der Online-Schulung für elektrische Sicherheit angemeldet. NFPA sucht medizinisches Notfallrettungs- und Strafverfolgungspersonal, um an der Schulung teilzunehmen.

Das französische Institut für Umwelt- und Risikoforschung (INERIS) wurde 2010 gegründet. Das Forschungsinstitut für elektrochemische Energiespeicher für Elektrofahrzeuge (STEEVE) hat sich auf Forschungseinrichtungen für Lieferungen und Industrieprodukte spezialisiert und hat sich zum Ziel gesetzt, die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien besser zu verstehen. Die Forscher sind der Meinung, dass ein vollständiger zerstörerischer Test auf Brandgefahr die Lithium-Ionen-Batterie wirklich versteht und die entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen ermittelt. Dies ist sehr wichtig. STEEVE-Plan vom 27. Juni 2012, gehalten in Paris, hoch Das Risikolager-Schutzseminar zur Einreichung seines neuesten Forschungsberichts zur hohen Brandgefahr gefährlicher Güter in den Lagereinrichtungen wurde analysiert und die neuen Brandschutzmaßnahmen vorgeschlagen.

In den letzten Jahren hat unser Land einen "thermischen Gefährdungsmechanismus für Lithium-Ionen-Batterien in der Mutations- und Explosionsdynamikforschung" durchgeführt, um die Lithium-Ionen-Batteriematerialien und ihre gegenseitigen kinetischen und thermodynamischen Eigenschaften, die Verwendung chemischer Kinetik und die Kinetik der thermischen Analyse aufzudecken , Theorie der thermischen Selbstentzündung, Mutationstheorie, Erforschung des typischen Wärmeerzeugungsgesetzes einer Lithium-Ionen-Batterie, der internen Mutationsmusteranalyse der Lithium-Ionen-Batterie-Explosion, für die Entwicklung einer Lithium-Ionen-Batterie, um die notwendige wissenschaftliche Grundlage und technische Unterstützung zu bieten, um dies zu verhindern Die Brände der Lithium-Ionen-Batterien haben eine wichtige theoretische und praktische Bedeutung.

In den letzten Jahren haben chinesische Wissenschaftler in Bezug auf thermische Gefährdung, Lithium-Ionen-Batteriematerialien, Lithium-Ionen-Batterie-Thermo-Runaway-Mechanismus und Verhinderung der Lithium-Ionen-Batterie-Thermo-Runaway-Elektrolyt-Flammschutztechnologie usw. die entsprechenden Forschungsarbeiten durchgeführt Eine detaillierte Untersuchung des Lithiumionenbatterie-Elektrolyten wird üblicherweise verwendet, die thermische Stabilität der Anodenmaterialien unterliegt einem unterschiedlichen Ladestatus der thermischen Stabilität und die thermische Stabilität des Elektrolyten zwischen positiv und negativ. Die Ergebnisse zeigen, dass die starke Lewis-Säure im Elektrolyten vorhanden ist Die Rolle von PF5 ist der dominierende Faktor für die Verringerung der thermischen Stabilität des Elektrolyten. LixCOo2 und seine thermische Stabilität und das Koexistenzsystem des Elektrolyten werden mit dem Grad der Zunahme und Abnahme der Elektrizität sowie dem Grad der interkalierten thermischen Stabilität des Elektrolyten und des LixC6-Koexistenzsystems versorgt. Auf dieser Basis werden die Lithium-Ionen-Batteriematerialien und ihre kinetischen und thermodynamischen Eigenschaften voneinander.

Forscher aus der Angle of Fire Dynamics-Forschung, der integrierten Anwendung der Theorie der thermischen Explosion, der chemischen Reaktionskinetik und der Thermodynamik, kombinieren die thermoelektrische Kopplung zwischen der Einwirkung von Lithiumionenbatteriematerialien und deren thermodynamischen und kinetischen Eigenschaften der chemischen Reaktion der experimentellen Untersuchung Lithium Ionenbatterien werden analysiert, die Möglichkeit von Feuer und Explosion, schlägt die Lithium-Ionen-Batterie Feuerdreieckstheorie und Batterieexplosionstheorie von Semenov vor. Auf der Grundlage der Katastrophentheorie, des Explosionsprozesses von Lithium-Ionen-Batterien, Mutationsanalyse erfolgreich mit Lithium-Ionen-Batterie Explosionsschwalbenschwanzmutationen. Die Studie wird die Wissenschaftstheorie, die elektrochemische Theorie und die Katastrophentheorie untersuchen, um die Natur des thermischen Durchgehens bei der Explosion von Lithium-Ionen-Batterien vollständig aufzudecken.

Studien haben gezeigt, dass die Wärmeentwicklung hauptsächlich durch die interne chemische Reaktionswärme verursacht wird. Auf dieser Grundlage untersucht das Laborsystem die drei Isopropylbenzolesterphosphate (IPPP) und Toluoldiphenylphosphatester (CDP) usw.) als Lithium Ionenbatterie-Flammschutzadditive für Batterieelektrolyt, die positive, negative und Ganzzellenleistung sowie das Einflussgesetz der thermischen Stabilität und die vorgeschlagenen feuerhemmenden Mittel hemmen den inneren Mechanismus des thermischen Durchgehens. Studien haben gezeigt, dass die Zugabe von IPPP und CDP dies kann Nicht nur die Sicherheit der Lithium-Ionen-Batterie wird effektiv verbessert, sondern auch die elektrochemische Leistung der Batterie wird weniger beeinträchtigt, um die Sicherheit der Lithium-Ionen-Batterie zu verbessern. Die Forschung zur Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie liefert die Die notwendige wissenschaftliche Grundlage und technische Unterstützung zur Verhinderung der Explosion eines Lithium-Ionen-Batteriebrandes hat eine wichtige theoretische und realistische Bedeutung.

4. Zusammenfassung

Mit der Ausweitung der Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere im Bereich der Anwendungen von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge mit großer Kapazität, wird der Brandunfall mit Lithium-Ionen-Batterien erheblich zunehmen, um die Brandgefahr der Grundlagenforschung zu berücksichtigen und die Sicherheitsnutzung zu entwickeln. Transport, Recycling von Lithium-Ionen-Batterien, Standards und Verfahren sowie Forschung zu Feuerlöschtechnologien zur Durchführung effizienter und praktischer Maßnahmen.

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