鋰電池存儲(chǔ)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)
時(shí)間：2023-10-30
細(xì)水霧滅火系統(tǒng)
細(xì)水霧的滅火機(jī)理主要是吸熱冷卻、隔氧室呼吸、輻射熱阻隔和潤濕。當(dāng)鋰電池發(fā)生火災(zāi)時(shí)，細(xì)水霧噴嘴瞬間噴射出來，直接作用于火焰表面，迅速達(dá)到隔氧室的效果，從而抑制火焰的燃燒。同時(shí)，細(xì)水霧滴的粒徑為1 000um，而傳統(tǒng)噴水滅火系統(tǒng)的液滴尺寸為5 000um左右。細(xì)水霧受熱后易汽化。這個(gè)蒸發(fā)過程將帶走大量的熱量，從而迅速冷卻火災(zāi)區(qū)域。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的鋰電池火災(zāi)中，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)表現(xiàn)出優(yōu)異的電池冷卻和防止再燃效果。研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)水霧系統(tǒng)中添加表面活性劑和凝膠也可以有效減少滅火和冷卻相鄰模塊所需的水量。雖然細(xì)水霧滅火系統(tǒng)存在一些已知的缺點(diǎn)，比如在使用過程中會(huì)產(chǎn)生有害氣體，但是在實(shí)驗(yàn)室級(jí)火災(zāi)中理想的滅火效果促使越來越多的鋰電池生產(chǎn)廠家選擇細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。
鋰電池存儲(chǔ)系統(tǒng)的滅火方法
世界正在推動(dòng)從化石能源向可再生能源的過渡，高效的儲(chǔ)能系統(tǒng)是其中的重要組成部分。其中，以鋰離子電池為基礎(chǔ)的儲(chǔ)能系統(tǒng)最為突出。鋰離子電池因其能量密度高、循環(huán)壽命長，處于電池技術(shù)研究和應(yīng)用的前沿。正是由于這些優(yōu)勢(shì)，鋰離子電池在許多應(yīng)用場(chǎng)景中正在迅速取代其他類型的電池。鋰離子電池的應(yīng)用范圍從小型個(gè)人電子設(shè)備，如智能手機(jī)和智能手表，到大型能源存儲(chǔ)設(shè)備，如電動(dòng)汽車、太陽能發(fā)電廠和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。雖然鋰離子電池有許多優(yōu)點(diǎn)，但它們具有固有的熱失控風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致有害氣體(易燃、有毒或易爆)的注入，引起火災(zāi)和爆炸。本文重點(diǎn)介紹了鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)的各種滅火方法。鋰電池在失效、起火甚至爆炸之前必須經(jīng)歷一個(gè)熱失控的階段。當(dāng)鋰電池內(nèi)部化學(xué)放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量沒有及時(shí)散發(fā)出去，使電池內(nèi)部溫度達(dá)到電池隔膜的損壞溫度時(shí)，就會(huì)使電極與電解液直接接觸，在短時(shí)間內(nèi)釋放出大量的熱量和可燃?xì)怏w，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。與傳統(tǒng)火災(zāi)不同，鋰電池的熱失控導(dǎo)致火災(zāi)由內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)提供動(dòng)力，釋放熱量，可以在沒有氧氣供應(yīng)或可見火焰的情況下繼續(xù)燃燒。此外，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中儲(chǔ)存的電能和電池模塊的密集布置也對(duì)滅火構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。
鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的布置是促進(jìn)熱量不可控?cái)U(kuò)散的關(guān)鍵因素。如圖3所示，將單個(gè)鋰離子電池單體組裝成電池模塊，模塊堆疊在電池座中形成電池簇，最后一系列電池族組成電池系統(tǒng)。熱傳播可能是由電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量和釋放的氣體燃燒引起的。電池模塊內(nèi)部的主要傳熱途徑是通過單個(gè)電池殼進(jìn)行熱傳導(dǎo)。單個(gè)電池火災(zāi)產(chǎn)生的熱量可能導(dǎo)致相鄰電池的熱失控。對(duì)于大型鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來說，這種現(xiàn)象會(huì)螺旋式上升，造成熱失控蔓延，影響到整個(gè)模塊或電池簇，最終影響到整個(gè)電池系統(tǒng)。
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