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电池安全可靠性探讨之二（2）
点击次数：245 发布时间：2015/11/4 10:03:07
电池从有问题到真正燃烧、爆炸，有个时间，这个时间可以给一些设备做出反应。如热滥用或其他高低温设备可以做如下反应；
报警：
设备本身发出声音或信息警示实验室工程师，做成反应，如远离设备，如对某些电器、仪器断电；
这个期间，时间很短，也只有几秒钟，但对于一些工作仍然是有效的。把损失降低就是的。特别是在人员安全方面，记得曾经有个实验室，电池爆炸，把高低温的箱门炸飞了，刚好工程师在旁边，工程师直接进医院。因为这个事情，大部分工程师都辞职，因为涉及到了人身安全。
预控：
通过监控电池的仪器仪表，在数据传输每秒100次以上的速度，通知环境设备，开启排风，导流装置；
这个有没有作用呢？对于小电池和小模块都是很有作用的，这样可以保证设备不被气流或是压力所损坏。同时对电池的研究，不会破坏。
防爆：
泄压口、防爆装置的快速反应，都能减少设备的损坏和人员安全。一台设备的防爆口大小。这个是需要计算的，我们经常碰到客户一问，就要知道设备的价钱。我们需要知道设备大小、电池的材料、电池的大小、测试条件等参数。才能为客户选择一台设备。防爆口的大小和防爆装置的设计，都是直接对设备是否具备防爆能力及防爆等级高低的判断。
灭火：
电池的灭火，是各大院校，厂家，使用者等都很关心的问题。
我和南开大学陈军院长在探讨这个问题的时候，陈院长说用砂子或二氧化碳，我在和力神电池的实验室经理陈志奎探讨的时候，他觉得用水是目前比较好的方案。各家对电池灭火的方案都是不同的看法。也是很正常的，因为材料不一样！
在我们做了很多防爆型的高低温、热滥用设备后，发现小电池是可以用砂子，二氧化碳的，但大电池，目前只有两种办法，比较有效。
一是可以通过注入大量的水，降低电池的问题。
但问题也是有的，其中加水后电池没有办法研究了，其次电池中的金属铝遇水发生反应，加剧了电池的燃烧。所以，三木研发部得出的结论是，大量的水。不过真正是否使用水来灭火，还需要根据电池大小，材料，环境而定。不能一概而论。
我和201所的王子冬主任在聊到电池着火的时候，他提出在实验室是让他燃烧，找出问题。如同小偷与警察的关系，知道电池为什么着火，为什么爆炸，为什么会短路等问题，再对症下药。
和王主任聊到用水灭火，我提到用水的时候时，王主任也提出需要用大量的水，盖过或淹没电池。这个方法我们在一年前就已经测试过，确实有效。但是他也提出，电动车在户外的时候，如果着火，也是没有办法的。
二是注入液氮，德国某实验室花了近百万欧元建了一个液氮塔，就是做防爆测试。液氮是目前上比较有效的方式，因为液氮能迅速的降温。使用液氮能把环境温度瞬间降低到-70℃以下。这个环境，电池是不能着火或爆炸的。
使用液氮的问题比水更麻烦。其一液氮是极其危险的，稍不注意。就是二次事故。其二液氮的成本不低，使用一次十几万人民币.其三，对设备本身要求很高，防护及事后措施都是比较麻烦！
电池测试标准中涉及到的安全，有哪些呢？
做完上述工作，电池可靠性设备测试时候的安全，对于设备，实验室、操作人员、到底需要做具体的哪些工作呢？
下面我和三木技术总监刘艳锋先生就电池高低温防爆试验箱和大家一起探讨交流，设备的品质工艺和防爆能力，直接影响到测试及人身安全。
我们先聊聊设备硬件：
内箱：内部材料采用精密焊接，不漏气，漏水，一定抗压能力；
2.加固型门锁：一个门锁抗压300公斤，一台小型设备。200L的。总共有7-10个安全锁。
3.内部绝缘：一般会绝缘样品架或是内部不锈钢板。
4.压力装置：自测试开始，压力锁自动上锁，在测试未结束前，不能开启测试门。所以，就算电池爆炸，门始终飞不出去。
5.平衡装置：内部压力测试过程中，微量排气。起到箱体内部压力平衡；
6.排气装置：在测试结束或设备异常、报警时，能起到导流作用，大量排气并减压；
7.微量泄压口：采用胶塞方式，当内部压力异常时，可以冲开胶塞
8.防爆泄压口：
a)自动开启式：当BMS感应电池异常，通过气缸瞬间把顶部打开
b)采用弹簧式：当压力突然增大，能把弹簧冲开，起到防爆作用；
c)跷跷板方式：当压力突然增大，能直接把顶部冲开，开口尺寸视电池大小，材料而定
d)磁铁方式：当压力增大，会直接将防爆口冲开。因为磁铁的吸力有限！
这个和大家聊聊防爆孔大小及泄压能力的疑问，我们认为目前没有那种泄压方式或是防爆泄压口是非常有效的。原因如下：
1.电池的材料不一样
2.电池所处的环境不一样
3.电池所做的测试不一样
4.电池的容量不一样
。。。。
这些问题，特别是材料不一样，很难计算出爆炸的威力及面积。
中汽研樊彬也提出了这个问题，不同的电池体系，不同的电池，不同的测试时间及环境，都将造成电池的防爆应力不一样。
我们做了很多次测试之后，发现防爆泄压口的大小，不能因为电池的体积大小而定。所以，我们做了如下研究工作：
1.防爆的泄压口尽可能的大，如内箱面积是1平方，那么防爆泄压的面积*少要二分以上。
2.防爆泄压口的反应速度尽可能的快，因为热失控的时间就是几秒之内
3.安全设备，尽可能的全程操作。安全始终。
不管是做哪种电池，哪种测试，用哪家的测试设备，对于研究者来说，测试数据尤为重要，但对我们设备研制者而言，我们始终认为，安全。电池的安全，人身的安全，环境的安全等，安全是1，其他的，都是0！
本文由三木科技帅家雄和刘艳锋共同撰稿发布，欢迎各专家提出宝贵的意见和建议！
原创作者：西安纳诺精密测量设备有限责任公司
