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2016年7月10日上午9时许,深圳某电池厂B栋4楼生产车间发生火灾爆炸事故,900多平方米车间三面墙体大部分被炸飞只剩下柱子,楼面地板形成一向下弯曲的高约10cm弧形,存放的电芯绝大部分炸飞,爆炸最为严重的区域一侧的电梯轿厢是被炸毁,钢制导轨严重变形。
(事故现场照片)
爆炸冲击波波及整栋建筑物、相邻厂房及周边街铺。
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如此巨大的能量来自于哪里呢?业内外人士都感到茫然,技术原因分析成了事故调查的焦点。在事故调查过程中,
A.排除人为破坏、电气故障、雷击因素和来自厂房外部引火源
B.排除现场存放的电解液起火爆炸
(并未发生爆炸的电解液)
C.排除NMP爆炸
(电解液回收装置)
D.排除其他危险化学品爆炸
但是,爆炸事实发生了,为什么?
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进一步调查确认:
起火原因
最初着火的是在老化房的个别电芯,在高温老化的环境中因内部短路发生热失控燃烧;燃烧释放的热量引起其周围其他电芯温度升高,电芯的隔膜熔化、电芯正负极短路,从而发生更强烈的热失控,形成电芯的连锁燃烧反应。
(电芯燃烧的残留物)
爆炸原因
锂离子电芯燃烧放出的热量同时导致大量的电芯熔化,并释放出大量的气体。高温老化房温度升高,致使火灾进一步蔓延,引起局部小的爆炸,释放的气体和燃烧放出的热量传导到常温静置区、OCV测试区,引起更大的爆炸。
自9时16分23秒,接连发生了二次剧烈的爆炸和多次小爆炸。
(爆炸现场)
事故直接原因
在四楼高温老化房存放的电芯中,单个劣质电芯出现局部短路和热失控,引起周边电池的着火导致高温老化房着火并发生爆炸,燃烧爆炸的热量导致四楼的常温静置区、OCV测试区等电池放出大量可燃性气体,可燃气体浓度达到了爆炸极限,在四楼窗全部关闭的情况下,在密闭空间内发生爆炸。
(出事前老化房的监控视频)
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爆炸威力为什么这么大?
A.爆炸物的量大
事发时,4楼电芯存储总量约为18500多个,如此大储量的电芯,在电芯热失控反应(正负极和电解液)情况下会产生了大量可燃气体。
B.热失控反应的气体爆炸下限6.48%
作热稳定性实验,锂离子电芯热滥用实验结果是:
实验一:8个电芯试样,在130℃箱体中存储1小时,3个样品有胀气泄漏,两个样品有胀气,无泄漏,均无起火现象;抽取胀气中的气体进行气体成分测试,气体成分含有CO2、C2H4、C2H2、C3H6、C3H8、H2、CH4、CO等,计算得出混合气体的爆炸下为6.48%。
实验二:8个电芯试样,在150℃箱体中存储1小时,4个样品有胀气泄漏,1个样品起火。
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由上可见,之所以锂离子电池生产车间发生爆炸,是因为满足了爆炸的条件,一是泄漏的蒸汽与空气形成的混合物达到爆炸极限,二是个别电芯短路燃烧产生的点火能,三是因为雨天四楼车间窗户被关闭。
四楼车间存放的185000多个电芯,爆炸巨大的能量来自于这些电芯中的部分受热泄漏的电解液产生的蒸汽。
2018年2月2日星期五
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