船舶锂电池安全新篇章

船舶锂电池安全新篇章

近年来，我国各地推出的短途客运、轮渡及景区游览船舶等电动化趋势明显。另外，随着大功率纯电动版本越来越具备可行性，电动船舶使用范围将进一步扩大。“电动船是船舶智能化、绿色化发展的必然产物，我国电动船舶在渡轮、游船、集装箱船、货船、工程船等船舶中应用广泛。”除了有市场的推动，国家在政策层面也对船舶电动化给予了大力支持。去年9月，国家交通运输部出台指导意见，要求“加快研究纯电动货船，实现电动货船靠泊接用岸电并进行充电”。在政策的导向下，电动船舶领域还吸引了外资的加入。去年10月，荷兰储能和电池公司Lithium Werks透露，将在浙江嘉兴市建设占地60公顷的锂离子电池工厂，投资总额近16亿欧元（约合人民币128亿元）。Lithium Werks是专注于为电动汽车以外的设备提供电池的制造商，该企业还信誓旦旦地表示，未来不久从叉车到船只以及采矿设备，都将使用电能驱动。

“基于安全性和经济性，锂电池的安全性又成为了所有船厂不得不考虑的一个重要问题，在“十四五”期间国家大力推进新能源从而摆脱原油的控制，着重发展锂电池的应用产业，例如乘用汽车、储能、风电等，包括现如今的船舶企业都在朝着新能源发展。

湖北及安盾消防科技有限公司针对市场上现有主流的锂离子电池做了统计，钴酸锂电池、三元锂电池（镍钴锰）、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和钛酸锂电池，但不同的锂离子电池有不同的特性。钴酸锂热失控起始温度低，释放热量多，磷酸铁锂电池的热稳定性是最佳的。从安全性能方面考虑，锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池和钛酸锂电池成为动力电池重点考虑对象。但锰酸锂电池与钛酸锂电池的能量密度限制了其在动力电池中的应用。三元锂电池由于正极材料特性，在使用过程中相对于其他锂离子电池更容易触发热失控，热失控后释放的热量多 ，且会释放可燃有毒气体的同时释放大量氧气，更易燃易爆，造成安全隐患，故而磷酸铁锂电池成为现在的主流应用。

湖北及安盾消防科技从2018年开始深耕新能源市场，针对锂电池的热失控处理做了多次深入的研究，





从以上研究成果可以分析得出，锂电失控温度在150度左右，内部隔膜会分解，形成正负极的短路，导致温度迅猛上升，同时释放大量的可燃气体，所以电池热失控以后发生的主要是以气体火灾为主。如果在不同温度的环境中，温度越高的环境，电池热失控的时间会越短。如何解决锂电池的火灾隐患，那就要从电池内部本身开始，如果当电池热失控发生火灾隐患，就需要极早期的探测和快速的实施灭火功能，不能让电池的火灾延持续，从一个电池包影响到另外一个电池包，这样才是最有效的解决电池火灾问题。

湖北及安盾科技有限公司针对不同的锂电池通过过充、加热的方式致使电池热失控，引发火灾，在通过独有研究的脉冲式气溶胶灭火装置实施灭火，从而抑制，传递消防信息，灭火原理为：

气相化学抑制作用

在热的作用下，热气溶胶灭火剂分解的气化金属离子如 Sr、K、Mg 或失去电子的阳离子以蒸汽的形式存在，与燃烧中的活性基团H•、•OH和O•发生多次链反应，下面以 Sr为例 ：

Sr+2•OH→Sr（OH）2 Sr+O•→SrO Sr（OH）2+2H•→Sr+2H2O

如此反复，燃烧中的活性基团被大量消耗，浓度不断降低，燃烧得以抑制

固相化学抑制作用


热气溶胶灭火剂中的固体微粒能够吸附链式反应中间体•OH、H•和 O•，并且催化他们重新组成稳定的分子，从而使燃烧过程的分支链式反应中断，下面以 K 为例：

K2O（s）+2H（g）→2KOH（s）KOH（s）+OH（g）→KO（s）+H2O（g）

K2O（s）+O（g）→2KO（s） KO（s）+H（g）→KOH

在上述的灭火作用中，几种灭火机理相互作用，协同发挥,但是气体的传输作用和金属氧化物或碳酸盐的吸热降温作用都只是起到辅助效果，而主要的灭火效果还是依靠气、固相的化学抑制作用。

通过以上的分析和研究，在锂电船舶方面，主要火灾隐患来源是来自于电池的安全性，解决了电池的安全性问题，就大大增强的锂电船舶的安全性，锂电安全除了电池本身质量问题以及BMS管理系统问题以后，外部因素也是很容易造成电池的热失控。而解决电池火灾隐患必须要快、狠、准，所以从不同灭火药剂的分析和对比，气溶胶是目前最适用锂电池的消防产品，因为气溶胶灭火装置的形状大小，决定了他可以安装在电池包内，这样才能是最快以及最有效的解决方式。