【一起研究】韩国电池厂火灾,到底怎么回事儿?

文摘   职场   2024-06-27 08:33   山东  
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【阅读提示】

1 关于这篇文章

因为之前老林分享过锂离子电池安全,这次韩国的Aricell电池火灾事故发生后,一众小伙伴从早到晚不停给老林发链接,还问他怎么看。他说,只能睁大眼睛好好看~因为他对相关信息也不熟悉。


鉴于安全五点半已经向大家分享过AI技术和信息检索技术(相关链接在文末),于是决定由老林动手深入研究,把过程展示出来,你可以把这个文章理解为是一个示范,为你演示了如何应用信息检索技术和AI技术,快速研究、学习。


2 文章结构

总共六个章节,一篇搞定。

A 基础信息收集

B 事故案例学习

C 火灾机理研究

D 不要忘记问人

E 锂亚电池火灾

F 拆彩蛋


相关文章链接帮你放在文末了,记得查看。

文末还有好几个大彩蛋,蛋很大,也很彩,记得看到最后去获取。


3 关于安全五点半

安全五点半是怎样的团队?来给你看一个安全五点半诞生的故事,点击图片即可查看。⬇️

这两天韩国Aricell电池火灾,火情发展特别快,非常凶险。

有网友说:啊呀,这要用大量的水来灭火!也有人说,有锂金属,不能用水!哪种说法对呢?还是要看实际情况。正常咱们常说的“锂电池”实际上是锂离子电池,里边是没有锂金属的,用水灭火完全没问题,用水非常对症,只不过水量要大一点,把温度给降下来才好。

到底是什么情况?老林为你演示如何利用AI技术和信息检索技术,快速查询学习。这两个技术是进步的强大引擎,来吧,了解一下。

A 基础信息收集

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大家分享的链接基本都是在微信里,所以微信搜索这一步可以跳过去了,因为我已经有了基本的思路。

不过看各个微信群、公众号中的消息,这个事儿非常凶险。此外,很多网友、公众号连电池型号都没搞清楚就一通讨论,有的还争论的面红耳赤😓

002

既然知道工厂名称了,我就可以网络检索了。我首先在Bing的图片搜索搜索“Aricell”,很快就找到了清晰的产品宣传图。为什么会考虑先搜索图片呢?毕竟这是电池火灾事故,总得弄清楚是什么电池,才好进一步研究。查他们的产品宣传图片,可能比较有用。


003
然后就是用上追溯大法,在图片里找有用的信息。其中Primary Lithium Cell就是锂原电池,Li-SOCl2就是锂亚硫酰氯电池(通常简称为锂亚电池)。 这个不是我熟悉的锂离子电池,不过也没啥关系,不懂的东西就查书、查标准。
004
电池问题当然首选《化学电源》(微信读书App上有),复习下锂电池的分类,锂亚硫酰氯电池赫然在列。然后顺手做条摘录,重点关注生产工艺。


005‍‍
然后接着去学兔兔查找标准,正好有个标准汇编,基本覆盖了我要找的原电池标准。

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老规矩,标准下载后,要重新命名,要快速翻看。比如《GB/T10077—2008 锂原电池分类、型号命名及基本特性》,提到锂原电池的分类(顺便还发现书标准里多了一个字),还提到M代表功率型和S代表容量型,这个信息后面有用。

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基础信息收集得差不多,就可以继续深入研究。


B 事故案例学习
在Bing里搜索“锂亚 火灾 事故”“锂亚 爆炸 事故”。有个要点,“锂亚”是锂亚硫酰氯电池和锂亚电池的公约数,可以保证搜到足够多的信息。锂亚电池火灾爆炸事故不常见,耐心翻一翻,你就会发现有两个有代表性的案例。
001
第一个事故案例是2012年亿纬锂能惠州西坑厂区发生的锂亚电池事故。上市公司发生事故要发公告,看看当时的公告怎么说。
公告原文:2012 年 6 月 16 日午 9 时 9 分左右,惠州亿纬锂能股份有限公司(以下简称“公司”)位于惠州市西坑工业区 F1 厂房二楼的锂亚电池 “老化室”发生意外起火。事故发生后,公司迅速报警,开展扑救工作,并组织人员有序疏散,根据消防总指意见,公司安保人员现场疏导员工,并禁止非消防与救护人员入场。由于反应迅速、组织得力,本次事故未造成人员伤亡。公司各生产车间相互独立,本次事故未对厂区内其它车间的正常生产造成影响,未对周围环境造成影响。根据初步调查结果,事故原因是:“老化室中的电池”货架隔板因长期处于高温环境发生软化而坍塌,造成大量电池散落在地面堆积,短路高温引起电池爆炸和货架木板等物质着火。

锂亚电池的研发,可以说极为考验企业“功底”,目前锂亚电池市占率全球第一的中国企业亿纬锂能,在其技术攻关阶段也经历过重重考验,据亿纬锂能产品开发部老员工回忆,在研发的过程中,技术团队每天都全副武装在实验室测试电池性能,实验室里放着许多铁盒子,还不时从里面传来“砰、砰”的爆炸声:“锂亚电池能量非常高,电池威力接近于炸弹,危险非常大。当测试电池短路发生爆炸时,会把电池外的铁盒子炸裂”。
002
第二个事故案例是2017年武汉孚特公司锂亚电池燃爆起火。事故经过:2017年11月30日20时40分左右,位于径河街孚特工业园3号楼五楼锂亚电池临时存放点发生爆燃起火,现场值班人员立即拨打119报警,区消防大队及时赶到现场进行施救。经消防官兵奋力抢险,晚10:23分左右,明火被扑灭,无人员伤亡。
事故直接原因:位于五楼东北侧锂亚电池半成品(电芯)仓库,防雨水措施不到位,雨水经过临近窗户飘散至未加装PVC保护材料的自产电芯电极一侧。聚集于负极一侧的LiC6遇水后即燃烧,燃烧产生的热能加热本电芯及邻近电芯的电解液及金属锂,进而破坏电芯内部隔膜造成电芯内短路并放热,电解液受热后释放大量气体导致电池内压力过大而爆裂;电芯内碳及锂受热后燃烧,因此由刚开始的局部电芯爆裂燃烧,瞬间造成了整个电芯仓库的爆燃火灾,同时点燃邻近未加实体隔离的服装及运动鞋仓库,更加大了火灾面积及事故损失。
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这两个案例,前者是外部短路,后者是内部短路,起火后造成连锁反应,损失都不小,好在都疏散及时,没有出现人身伤亡。
C 火灾机理研究‍‍‍‍‍‍
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001
前面事故案例里出现的“短路”是个很重要的关键词。锂离子电池短路我很熟悉,当年做试验的时候,直觉的感受就是外部短路跟焊接似的,火花四溅,金属都熔融了。(放个两个截图看看,视频在彩蛋包里,文末有免费获取方式)

002
再看看过往的新闻怎么说。由于锂亚电池负极直接采用锂金属,熔点只有180摄氏度,一颗电池爆燃造成的升温,就可能立即引发升温-热失控的连锁反应,锂金属遇水分还会生成氢气,进一步加剧危险。2013年波音787电池起火事件后,美国FAA曾专门进行过4800颗采用锂金属负极的一次电池燃烧实验以研究其特性,结果证实,一个很小火点或热源就足以引起大规模锂原电池火灾,并且泡沫灭火剂对抑制火灾基本无效,因为闷烧所辐射的热量也足以“点燃”相邻电池,因此热性能是制约其安全性的主要挑战,而军用电池的高倍率要求使其结构设计上有意增加正负极反应面积,一旦出现热失控,爆燃“威力”更为惊人。

FAA实验结果,上为5000颗锂离子电池,下为4800颗锂原电池(报告里描述为Lithium-metal 锂金属电池)。

003
有了直观感受,再来看看书上怎么说。《化学电源》中描述,Li-SOCl2电池在短路重负荷放电时。Li-SOCl2电池放电产物是LiCl、SO2和S,其中SO2和S主要溶解在电解液中。SO2也可由SOCl2缓慢分解产生。当电池短路时,电池温度升高,引发Li和S的放热反应。
004
Li2S在145℃下又可与SOCl2发生剧烈放热反应。这两个反应很可能是在短路条件下爆炸的触发反应。另一个引起爆炸的原因可能是Li的欠电压电沉积,即电压不足就发生锂的还原电沉积,形成LiC嵌入化合物,这种嵌入化合物很可能与SOCl2或放电产物S发生剧烈的放热反应,从而导致热失控引起爆炸。过放电也是引发电池爆炸的又一个因素。
005
如果LiCl堵塞严重,也可能发生Li+还原,在正极上沉积的锂形成枝晶,造成短路。Li与S反应,发生爆炸性反应。放电产物SO2也可在负极发生电化学氧化反应,而生成的Cl2O是一种十分不稳定的爆炸性物质。


006
小专题研究肯定要请出秘塔AI搜索,近期它的搜索范围从“全网”“学术”“播客”扩展到“文库”,来看看效果。下边你可以分别扫码查看结果。


007‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍
重点介绍下新鲜出炉的“文库”效果,简直就是安全管理人员的福音,这里引用的文件都是可以免费下载的。比如引用的《锂亚硫酰氯电池产品规格书》提到两点对韩国Aricell的锂亚电池火灾事故有启发:(1)不要把电池同项链、发夹、硬币或螺丝等金属品一起放在兜中或包中,也不要把电池同上述物品一起储存;(2)当电池无序堆积时,它们的正极和负极可能会短路,在给其他电池充电时消耗一些电池,从而导致爆炸。
008
搜索范围选择“文库”时还有个意外收获,意外发现了非常详尽的《NASA锂亚硫酰氯电池安全考量因素》,框架清晰,看完感觉瞬间清晰了不少。


D 不要忘记问人


001
问中韩合资锂电池工厂的安全经理A,比较早锁定事发电池为锂亚电池。
002
问锂亚电池工厂的安全经理B,根据他的判断,事发电池是功率型锂亚电池(爆发力强),而不是容量型锂亚电池(耐力强)
003
问锂电池行业专家陈朝阳,建议用水凝胶灭火毯处置初期火灾。

004
问人的好处在于,寥寥数语,往往直达关键。大家习惯通过检索获取信息,问人一个传统技能也不要忘记。

E 锂亚电池火灾‍‍‍‍
有了前面的三个步骤,再回头看看各路新闻里的报道内容,感受就不一样了。
001
6月25日公开的监控视频显示,成排的电池密集地置于白色方形外壳中,引发讨论。为何采取这种摆放方式?孟祥东解释称:“这是为了追求更高的能量密度。(工厂)堆叠数量,将圆柱形锂离子电池通过串并联的方式集成为电池模块。所以我们看到的白色正方形,实际上是一个完整模块,内部包含多个小电池单元。”孟祥东也指出了这种设计的潜在风险:“一旦其中一块电池发生热失控,由于其密集的摆放方式,热失控电池会向其周围电池传递热量,引发模块内的热失控传播,导致火灾迅速扩散。”——安全五点半:这种摆放很常见,很多时候就是成本、效率和安全的博弈。

002

2023年在AriCell打过工的中国金姓留学生向界面新闻透露,锂电池的两端碰撞会发热,因而“擦电池”工作最为危险,在其工作期间就发生过两次“小炸”事故。另外,电池里的电解液异常刺鼻且对身体有害,员工需定期检查身体。——安全五点半:来自一线的声音很有参考价值,“锂电池的两端碰撞会发热”就是比较典型的外部短路的情形。

003

在接受红星新闻采访时,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室博士孟祥东分析称:“第一次出现白烟,应该是有一块电池发生了热失控。电池内部反应产生的烟气通过电池安全阀释放。紧接着由于热失控电池传递的热量导致其相邻电池也发生了热失控,烟气更大了。”他解释称,热失控通常发生在热、电和机械等滥用条件下,如环境温度过高、过充或过放、碰撞挤压等。孟祥东表示,此时电池内部材料之间发生化学反应并放热,同时产生气体。这些反应将导致新的副反应发生,形成恶性循环。电池热失控时表面温度升高极快,最高能达到1000摄氏度,内部可燃气体达到耐压极限时,电池的“安全阀”会被冲开。随后,可燃气体释放而出,遇到点火源或高温物体后,发生起火爆炸。——安全五点半:电池热失控是现象,什么原因导致热失控呢?生产过程中由内而外的热失控很少见,但是外部短路的情况却常见。

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Daejeon University火灾与防灾学教授Kim Jae-ho表示,火势可能蔓延得太快,导致工人无法逃生。他表示:"像镍这样的电池材料十分易燃。与其他材料引起的火灾相比,人们通常没有足够的时间作出反应。"——安全五点半:我们看看监控录像,火灾发展得确实特别迅猛,一是烟雾多,二是热失控电池迸射造成快速蔓延。

005

在此期间,有员工手持干粉灭火器试图扑灭火势,但遗憾的是,火势并未得到有效控制。孟祥东指出,电池内部化学反应会释放出大量的热量,而干粉灭火器的冷却效果并不理想,“而且这个模块内电池间紧密接触导致散热条件比较差,热量容易积聚。”——安全五点半:锂电池行业专家陈朝阳建议:用水凝胶灭火毯一盖,明火就灭了。再连同水凝胶灭火毯覆盖的货物移动到户外,继续射水灭火就可。
006
“由于担心再次发生爆炸,(我们)很难进去。”法新社援引一名消防员的话称,他们确定无法用水灭火,“我们使用的是干沙子”。——安全五点半:单个锂亚电池含金属锂比较有限,有大量水还是可以搞定。但是面对大量的锂亚电池时,参考之前提到的孚特公司事故案例,确实容易造成更严重的后果。
007
警方计划,将调查重点放在查明准确的最初起火点上,由此查明起火原因,与其他部门共同展开联合调查和鉴定。韩国警方24日成立了由130多人组成的调查本部,以彻底调查此次火灾事故。——安全五点半:希望早日出正式的调查报告,而不是以电池热失控为理由草草了事。
008
综上,研究完形成几个观点:(1)韩国Aricell电池火灾事故属于锂亚电池事故,与常见的锂离子电池不一样;(2)从过往事故案例看,锂亚电池热失控概率较低,但是引发后果很严重,功率型锂亚电池尤甚;(3)烟雾很致命,有效的报警、通风很重要;(4)处置人员有防护,其他人员及时疏散、可以减少伤亡;(5)单个锂亚电池热失控可以用大量水(消火栓、水箱等)处置,量多建议用水凝胶灭火毯控制后转移。


F 领彩蛋
001 彩蛋
看到这里的不要忘记领彩蛋,关注“安全五点半”后,回复“锂亚电池”,后台已经打包好彩蛋在等你了。
002 回放
安全五点半研讨会直播免费,回放收费。但是这一期《锂离子电池安全通识》是免费开放的,扫码即可查看。其他内容在公众号下方的“看个痛快”中,来扫一眼呗?‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

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(全文完)

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