磷酸铁锂电池火灾危险性

黎 可，穆居易，金 翼，许佳佳，刘鹏杰，王青松，李 煌,3

（1中国电力科学研究院有限公司，北京100192；2中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽 合肥230026；3安徽中科中涣防务装备技术有限公司，安徽 合肥230088）

目前，变电站直流电源系统采用的铅酸电池普遍存在寿命短、可靠性差、占用空间大等缺点。且相应的运行维护主要依赖人工操作，工作量大、成本高，实际运行寿命一般都在3年以下，性能和智能化程度均不能满足泛在电力物联网应用要求。相比较铅酸电池，磷酸铁锂电池具有寿命长、温度特性好、可靠性高的优点，被视为铅酸电池的理想替代品，目前已经在一些试点工程中得到应用。

然而，由于自身的物理化学性质，当不正确使用时(热滥用、电滥用和机械滥用)，磷酸铁锂电池会发生不可逆的热失控行为，存在较大的火灾危险性[1-5]。在储能电站、变电站等实际运营场景中，往往将成百上千节的电池单体经过串并联后形成电池模组或者电池簇后集中使用。在该种情况下，一旦其中某节电池发生火灾，其释放的强热、燃烧等行为会造成周围电池温度上升，导致整个电池模组的热失控，甚至造成整个电池系统的火灾、爆炸事故[6-9]。因此，在电化学储能以及变电系统等大规模应用场景中，研究锂离子电池热失控的火灾危险性并针对性开发相应的火灾抑制技术，对于电池系统的安全运行尤为重要。

本文以228 A·h 的磷酸铁锂为研究对象，通过自主搭建的锂离子电池火灾燃烧实验平台研究了目标电池的火灾危险性[10]，并进一步分析了荷电状态对其火灾行为的影响规律，为锂离子电池的安全设计及火灾防控提供理论和技术支撑。……