NEC锂电池产品分类
NEC锂电池密闭空间内锂离子电池电动滑板车火灾的烟气生成与探测
发布时间：2026-03-28 10:09:42 点击： 次
消费电子产品中锂离子电池使用量的增加，导致这类设备引发住宅火灾的风险上升。为评估一款常见立式电动滑板车导致的住宅火灾危险性，研究将281 Wh锂离子电池组置于小房间内诱发热失控。实验记录了烟雾浓度、遮蔽率、三个光电烟雾报警器的报警时间以及房间内各测温点的数据。10组实验中半数在电动滑板车旁放置了软垫椅。每次实验产生的烟雾与温度曲线均呈现独特性：部分呈渐进式上升，部分则表现为突变式增长。在持续明火出现前，已检测到电池释气产生的大量烟雾。电动滑板车与椅子的相对位置影响火势蔓延风险。此外，76%的报警触发记录于持续明火出现之前。这些结果表明，电动滑板车引发的住宅火灾风险取决于烟雾报警器的存在以警示住户，同时也取决于其他可燃物品的邻近程度。
引言
热失控是一种自加热状态，通常定义为温度以超过10 K/分钟的速率上升[4]，导致能量与烟雾的快速释放。该现象可能由锂离子电池内部某种机械、电化学或热失效引发，从而触发一系列产热速率持续增加且无法消散的过程。导致热失控的过程包括：电解液与带电负极间的放热反应、隔膜失效与短路，以及随后的正极分解与氧气释放。在热失控过程中，常伴随着被称为"泄压"的气体和烟雾释放现象，随后出现快速压力释放和/或火焰喷射[4]。采用锂离子供电的设备通常会在电池组中配置多个锂离子单体电池，这意味着单个电池的热失控极易在整个电池组内蔓延。已有研究表明，通过过充、过热、直接火焰接触或其他方法实验复现的热失控触发方式，会影响热失控传播速率和热释放率[4][5]。具体触发方式的影响效应很可能与输入能量及系统配置相关，该议题仍需进一步研究[4][6]。无论采用何种触发方式，这种快速剧烈的燃烧都可能成为周边其他可燃物的潜在点火源。
尽管已有大量关于锂离子电池热失控及火灾的文献研究，但这类设备火灾所产生的住宅火灾隐患（尤其是烟雾生成）尚未得到充分探讨。Fleischmann等[5]测量了搭载1200 Wh ICR18650圆柱电池组的电动滑板车座椅起火时的热释放速率。研究者还评估了电动滑板车火灾在完全装修的单层住宅结构内的危险性，报告了气体温度、流速、压力、热通量、一氧化碳浓度及有效剂量分数的测量数据。作者通过视频和压力测量数据强调了火灾的爆炸特性，这些特性成为引燃周围可燃物的点火源。从可见烟雾产生开始，轰燃现象在不到一分钟内即发生[5]。
锂离子电池火灾检测与乘员预警是一个亟待深入研究的重点领域。尽管目前存在UL 2272[7]和UL 2849[8]等电动移动设备安全评估标准，但烟雾报警器对锂离子电池火灾的响应机制尚未明确——这一风险未被纳入UL 217烟雾报警器标准[9]的考量范围。鉴于锂离子电池火灾的迅猛发展特性，学界普遍认为传统烟雾报警器难以为乘员提供充分预警，因此新型检测方法正在探索中[10]。在Fleischmann等人开展的电动滑板车座椅实验中，虽未对烟雾进行定量测量，但其图像显示在明火引燃前已产生大量烟雾[5]，这些烟雾足以触发传统感烟火灾探测器（若存在）。为评估新型探测系统的性能提供基准，本研究重点分析了传统光电感烟探测器的工作特性，并对室内电动滑板车火灾中的烟雾生成规律进行了系统表征。
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