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降低鋰離子電池的火災和爆炸風險
九天后的2013年1月16日,另一架波音787飛機因出現(xiàn)主鋰離子電池事故而不得不緊急降落在日本高松機場。
因此,聯(lián)邦航空管理局(FAA)在NTSB(美國國家運輸安全委員會)開展調查前,停飛了整個787“夢幻客機”機隊。
被忽視的嚴重問題
NTSB調查發(fā)現(xiàn),火災可能的原因是鋰離子電池發(fā)生內部短路。這種短路導致“熱失控”,造成相鄰電池溫度升高,從而導致過熱、火災甚至爆炸。
波音787飛機是架使用大型鋰離子電池的飛機,經(jīng)過一番艱難排查,發(fā)現(xiàn)其存在一定的局限性。總結如下:波音、FAA和電池制造商并未*理解鋰離子電池的相關風險。
然而,這不是鋰離子電池次在飛機上引發(fā)問題。就在今年,F(xiàn)AA發(fā)布了一份在線清單,列出了從1991年3月至2019年5月22日發(fā)生的258起獨立事件,其中包括鋰離子電池導致的煙霧、火災、過熱或爆炸。自2016年4月以來,民用航空組織一直實施有關鋰離子電池航空運輸?shù)膰栏穹ㄒ?guī)——美國今年也已效仿此項舉措。
那么,為什么鋰離子電池如此危險?制造商可采取哪些措施來降低風險?
什么原因導致鋰離子電池過熱?
NTSB調查發(fā)現(xiàn),電池發(fā)生的內部短路會導致火災。短路會導致電流過大,使電池過度加熱,從而使之點燃。如今,人們普遍認為,電池內異物產(chǎn)生的細小金屬顆粒是導致短路的原因。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的方式如下:
- 化學短路
在這種情況下,陰極附近的電解質內尺寸為20µm至50µm的微小金屬顆粒發(fā)生電離。電離原子帶正電荷,表明它們會被吸引至陽極。在向陽極移動時,它們會穿透電池隔板,從而導致陰極至陽極側發(fā)生短路。
- 物理短路
如果陰極電解質中存在大金屬顆粒(如尺寸超過100µm),則它們的尺寸大到足以在隔板上打孔,并將電流直接從陰極傳送至陽極側,從而再次發(fā)生短路。
為確保安全操作,電池制造商和電池組件提供商必須檢查并減少生產(chǎn)中的金屬異物。必須將異物保持在低限度的區(qū)域如下:
- 陽極和陰極材料
- 導電增強劑
- 漿料形成過程
- 鍍層和干燥過程
檢查這類區(qū)域中的金屬異物的尺寸和密度將有助于避免發(fā)生會導致整個波音787機隊停飛的現(xiàn)場故障。
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