近日,多品牌充電寶產品宣布召回、電商平臺下架、3C證書被“暫?!?、多個機場禁止攜帶托運,這場由充電寶電芯安全引發的問題成為熱議焦點。那么,鋰電池如果發生熱失控,應該如何滅火呢?
鋰電池如何發生熱失控?
不管是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池,都屬于化學電池的范疇,這類電池主要由正極、負極、電解液和隔膜組成。
鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰;負極則是鋰作為活性物質。鋰的標準電極電位最負,在金屬中比重最輕,反應活潑性最高,電動勢和比能量較高,屬于高能電池。

在正常充放電過程中,鋰離子在正負極之間來回移動,實現電能的存儲和釋放。在使用過程中,鋰電池又隨著使用時間、充放電次數、不同電芯溫度差異、充放電工況等因素,會導致電池的內阻逐漸增大。此外,電池還受外部因素影響,如過充、過放、短路、高溫等,使電池內部的化學反應發生變化。當達到臨界狀態時,電池就極可能發生熱失控。所謂熱失控,指的是電池內部產生的熱量無法及時散發出去,導致溫度不斷升高,進而引發一系列化學反應,最終可能導致電池起火、爆炸。
為什么會熱失控?
以充電(過充、大功率)為例,當電池過度充電時,正極會不斷釋放鋰離子,而負極由于無法及時接納過多的鋰離子,就會導致鋰金屬在負極表面沉積,形成死鋰(鋰枝晶)。過度充電導致正極過度缺乏鋰離子,結構不穩定。長期以往,將導致正極結構塌陷,電池析出氧氣,電池內部壓力增加,表象就是鼓包漏液。同時,在大電流快充時,電池負極快速涌入大量鋰離子,但一時半會鋰離子無法嵌入到負極晶格中,時間過長也會導致鋰沉積副反應,導致析出死鋰(鋰枝晶)。
鋰枝晶如名稱所描述,就像一根尖銳的針,隨著鋰枝晶不斷生長,最終可能會刺穿隔膜,使正負極直接接觸,引發短路。一旦短路發生,大量的電流瞬間通過,產生巨大的熱量,導致電池溫度急劇上升,最終導致熱失控。
熱失控后如何滅火?
鋰電池熱失控一旦發生,高溫又會促使電解液發生分解反應,產生大量的可燃氣體,如氫氣、甲烷等,這些可燃氣體無需氧氣就能燃燒,且火勢往往非常猛烈,難以撲滅。
鋰電池燃燒時,火焰溫度可高達數百攝氏度,甚至上千攝氏度,遠遠超過普通火災的溫度。其次,熱失控可能引發電池爆炸。當電池內部壓力過高,超過電池外殼的承受極限時,就會發生爆炸。那么一旦鋰電池起火,我們應該如何正確處置呢?

使用干粉滅火器只能暫時的控制住火勢。因為干粉滅火器主要是通過覆蓋燃燒物表面,隔絕氧氣來滅火。但鋰電池起火后根本無需氧氣就能發生劇烈燃燒,所以,雖然干粉滅火器可能會暫時撲滅表面的火焰,但很快電池內部的熱量就會再次引發復燃。

水是目前撲救鋰電池火災較為有效滅火劑之一。當鋰電池起火時,應立即使用大量的水對起火電池進行持續噴淋,通過水的蒸發帶走大量的熱量,降低電池的溫度,從而阻止電池內部的熱失控反應。但需要注意的是,使用水滅火時,要確保不存在觸電風險。如果是正在充電的鋰電池起火,必須先切斷電源,然后再進行澆水滅火。繼續用水或其它非易燃液體浸透失火的電子設備,降低鋰電池單元電池芯的溫度,防止相鄰電池芯失火。

全氟己酮對電池起火有不錯的效果,但價格較高。全氟己酮主要有三種作用,分別是冷卻降溫、隔絕氧氣、化學抑制。
全氟己酮沸點為49.2℃,在常溫下容易蒸發,當全氟己酮釋放后迅速從液態轉變為氣態,這個過程會吸收大量的熱量,能有效降低電池及其周圍環境的溫度,抑制燃燒反應的持續進行。
其次,全氟己酮蒸發后會形成一層密閉的惰性氣體層,其氣體密度較大,會覆蓋在火源表面,減少了燃燒反應所需的氧氣供應,使火焰因缺氧而逐漸熄滅。
最后,全氟己酮能夠與部分燃燒反應中產生的自由基發生反應,消耗這些自由基,從而中斷燃燒的鏈式反應,阻止火焰的繼續傳播,從化學反應層面上實現滅火,并有效防止火災的復燃。目前全氟己酮已經在機場、客運等場所廣泛采用。(朋月)