防范锂电池自燃，气凝胶毡成为隔热“明星”

2023-09-06 09:11:57 来源：科学网

701

简介：据多家媒体报道，日前，一辆城际公交车行驶在104国道南京段，突然间车辆起火，造成2死5伤。后经调查，公交车起火是由于一名乘客将锂电池电瓶放入背包中，司机并未发现，锂电池电瓶发生自燃。锂电池引起火灾已经多次被报道，安全隐患就在我们身边。锂电池的自燃风险如何产生?是否有改进方案，使其自燃风险大大降低?

据多家媒体报道，日前，一辆城际公交车行驶在104国道南京段，突然间车辆起火，造成2死5伤。后经调查，公交车起火是由于一名乘客将锂电池电瓶放入背包中，司机并未发现，锂电池电瓶发生自燃。锂电池引起火灾已经多次被报道，安全隐患就在我们身边。锂电池的自燃风险如何产生?是否有改进方案，使其自燃风险大大降低?

锂电池为什么容易自燃

当锂电池的内部温度达到70℃左右时，负极的固态电解质膜开始分解，发生自放热反应，随着温度进一步升高，多个副反应相互影响，于是电池产生鼓包、膨胀直至热失控。

然而，目前正在开发的高安全、高能量密度的半固态、全固态锂电池，因存在生产环境要求严苛、生产过程烦琐复杂、良品率低、价格昂贵等问题，迟迟不能量产。若老旧电瓶内部线路排布出现老化、松动，再在运输过程中出现颠簸，也会导致线路短路、电池异常放热，发生热失控。

防范锂电池爆炸的常见方法

为了控制锂电池爆炸带来的风险，按照规定，额定能量超过160Wh的充电宝不能携带上飞机。高铁出行时携带充电宝需满足标志清晰可见且单块额定能量不超过100Wh的要求。乘客乘坐客运班车时所携带的充电宝、锂电池数量不得超过5块、单块额定容量不得超过20000mAh。“利用电池管理系统监测电池的电压、电流、温度等情况，一旦发现某一电芯出现异常，应立即断开该电池与系统的连接并进行报警。当下防范锂电池爆炸主要有电池冷却系统、细水雾热失控防护、泄压抑爆系统和电池隔热系统四种方法。”据专家介绍。

气凝胶毡成为隔热“明星”

较之其他隔热材料，气凝胶毡凭借更低的导热系数、更好的耐高温性能脱颖而出，成为目前主流电池隔热片“新宠”。此外，某教授说道，复合相变材料可以吸收电池热失控散发的热量，对延缓热失控蔓延也具有显著效果。

专家表示，能量密度高的高镍三元锂电池目前在高端电动车中应用逐渐增加。但高镍三元安全性差，在热失控时其最高温度能超过1000℃。气凝胶是阻断电池热蔓延隔热材料中的一种，但普通的硅基气凝胶一般只能隔断600℃左右的温度，不适用于高镍三元锂电池。

某团队研发并量产的耐1200℃高温的氧化硅气凝胶材料已成功应用于锂离子动力电池芯组间的隔热。“该材料为芯组构筑了一道高性能‘防火墙’，很好地阻断了热失控过程中的热蔓延，相当于给锂电池穿上安全‘隔热服’，也为人民生命安全穿上‘防护服’。” 相关成员说道。

气凝胶纳米级网状骨构孔洞中超99%的空隙由空气填充，空气是热的不良导体，而气凝胶中的空气被网格绊住了“脚”无法流动，因此导热性较之空气更低，成为隔热“明星”。

专业人士表示，如果这起事故的电瓶中使用了气凝胶毡隔热材料，单块电池发生热失控时所释放的有限能量就会被阻断，不会迅速热蔓延至相邻电池引发爆燃，有望给予乘客充足的时间逃生。该火灾甚至有可能在早期被扑灭，而不会引起电动公交车自燃、导致重大的人身安全和财产事故。他们特别期待，自己研发的新技术能早日在生活中发挥强有力的保护作用。