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慧闻科技锂电池安全监测模组为电池安全保驾护航
7月18日,杭州父女骑电动车在玉皇山路行驶的过程中,电动车突然起火爆燃,车上父女被严重烧伤。7月21日,杭州市消防救援支队调查组通过调查取证,初步判断“7·18”电动车起火原因与其锂电池故障有关。

是什么让锂电池变成了我们身边的“隐形炸弹”?爆燃的锂电池威力为何如此巨大,瞬间就能燃起熊熊大火,让人连自救的机会都没有?

电池热失控

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。由于锂电池的热不稳定性,轻则造成漏液,电池体内温度上升,保护层逐渐毁坏,致腐蚀性电解液发生泄漏。更严重的会引发起火爆燃。而且之所以会在短时间内燃起熊熊大火,是因为锂电池火灾爆燃是一系列的连锁反应。电池热失控就像多米诺效应,产生越来越多的热量,最终引发起火爆燃。

锂离子电池在热失控后释放出哪些气体?

由于每种电池的组成、结果、化学状态都存在差异,释放出来的气体各有差异。通常,这些气体都是可燃的,当热失控造成电池内部温度快速上升到一定程度,就有可能触发燃烧。这里以一个40Ah NCM/C软包电池为例说明,它的电解液为LiPF6/EMC/DEC/EC。在充满电的情况下,通过针刺出发热失控,从而采集分析释放的气体成分。分析结果显示,释放出来的气体成分主要包括:

· EMC:碳酸甲酯乙基酯

· DEC:碳酸二乙酯

· EC:碳酸乙烯酯

· Benzene:苯

· Toluene:甲苯

· Styrene:苯乙烯

· Biphenyl:联苯

· Acrolein:丙烯醛

· CO:一氧化碳

· COS:硫化碳酰

· Hydrogen fluoride:氟化氢


上述这些物质中,有些是气体,有些是挥发的液体。前三种物质是电解液本身挥发出来的,后面几种物质都是在热失控过程中形成的新物质。上面所有物质都已具有一定毒性的,在一定温度下都是可燃的。

传统消费类电池,电池材料为LiCoO2/C,2.1Ah软包电池,能量为7.7Wh。触发热失控后通过设备采集气体进行分析,得到表1结果。这里的气体成分包括:

·一氧化碳、二氧化碳、氢气

·甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、丁烷、异戊烷、异戊烷、己烷、乙烯、丙烯、苯、甲苯、苯乙烷


其中,在100%SOC和150%SOC下,体积含量最多的是一氧化碳、二氧化碳和氢气。主要成分是一氧化碳、二氧化碳和氢气,其余是烷烃、烯烃、苯等有机物。

为此,慧闻科技研发出了一款锂电池安全监测模组,该模组对于电解液泄露挥发出的气体,电池组短路产生的气体以及电线过热产生的焦糊味都有比较高的敏感性,可对这些场景进行实时的监测并且发送预警信号。该检测模组可起到对锂电池组安全早期预警的功能。

模组特点:可实时对锂电池组内的气体进行监测,并且兼具温湿度检测的功能,模组具有高灵敏度、高分辨率、低功耗和多传感器阵列的特点,使用寿命长,UART输出,有高稳定性、优秀的抗干扰能力、温度补偿、卓越的线性输出。
(响应曲线图)

主要应用:新能源锂电池电动汽车,电动摩托车、储能项目等电池组模块内的安全监测。

(安装了慧闻科技的电池安全监测模块的工程机械车辆进入整车路试阶段)

锂电池安全监测模组(MEZ2004)

技术参数

传感器名称

MEZ2004

检测气体

电解液泄露,电线焦糊味以及电池热失控分解产生的气体

响应方式

单点报警

响应时间

≤10s

恢复时间

≤30s

工作电压

9-36V

输出信号

UART/CAN

工作温度

-40~85℃

工作湿度

10~95%RH

功耗

小于200mW

尺寸

58.6*63*16.8(L*W*H)

寿命

3年

预热时间

1 min

温湿度测试区间

温度:-40-85℃,湿度:10%-90%RH


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