波音787锂离子电池..
黄学杰：锂电池与铅酸电池将长期共存
黄学杰：锂电池与铅酸电池将长期共存作者：来源：《汽车纵横》2013年第04期《汽车纵横》：美国波音787着火事件与电池有关吗？黄学杰：美国波音787的安全事故，目前还没有了结，当然电池“脱不了干系”。
波音787的电池组选用钴酸锂电池，电池设计本身存在缺陷。
之前，我们一再提出过，在目前的技术条件下，钴酸锂电池只能用在电脑和手机上，不要说飞机、汽车，连自行车都不行。
《汽车纵横》：对于目前新能源汽车及动力电池的发展，您有什么看法？黄学杰：世界多个国家在发展新能源汽车及关键零部件动力电池时，前期出现了_一些计划与市场实际不相符合的情况，一些车辆的市场需求没有预期的大，也有些具有一定市场空间的产品，现在身份不明确或技术未掌握，处境尴尬。
在电动汽车领域，低速电动车和混合轿车身份不明。
第一，低速电动车，有技术，有市场，但现在身份不明。
第二，混合动力轿车技术未突破。
国际上混合动力轿车技术先进，年销量百万以上，节油减排效果明显。
在新能源汽车发展中，国家大力支持混合动力公交车，每辆车资金补贴20多万元，极大地推动了产业技术进步，也培育出巨大的市场，但是我国混合动力轿车产业基本上没有进展，国家没有大量的资金支持。
在动力电池领域，铅酸电池身份不明，从我国政策支持的新能源汽车车型看，能源动力都是优选锂电池。
其实铅酸电池，技术成熟、价格低，可以大规模应用在经济型电动汽车上，现阶段重点要解决的是清洁生产和绿色回收方面的问题。
《汽车纵横》：现阶段锂电等各种动力电池，应如何发展？黄学杰：从性价比上看，锂电池目前惟一“打不赢”的是铅酸电池。
在电动车辆领域，锂离子电池和铅酸电池将长期共存，这意味着我国电动汽车在市场上、空间上有不同层次的需求。
铅酸电池可以广泛应用在低速经济型电动汽车上，锂离子电池，未来将更多应用于高端汽车领域。
我认为，这种长期共存，不是3年～5年，可能是10年～20年。
这期间，铅酸电池和锂离子电池应各司其职、各负其责，做好各自工作。
波音787电池问题浅析
引出 片1
引出 片2
扎乱无章 的信号线
②箱体正负极引出片距离太近，在一定条件下导致拉弧可导致 短路； ③从箱体的线束布置来看，比较混乱，线束在飞机运行中窜动 失效导致导线破损短路或干扰； ④提示电池连接为螺母形式，连接位置松动失效或者虚接引起 高温烧毁； ⑤保护板质量问题烧毁，对于日本的电子制造技术还是值得 信赖的，所以这种可能性比较低
1、下面对该电池箱体结构和线束分布进行一个剖析。通过图片来看箱 体规格为11cm*18cm*12cm左右，有正负极和信号线插口。电池箱 外观设计并没有特别之处，并不是很好看，也没有箱体固定结构，估计 也是成本问题。
箱体周围 没有固定 结构，难 道是直接 放在地上 的？
信号插口
正、负极
2、通过揭开盖子的箱体看，整个箱体内也没有什么特别设计，无电池 固定结构，除了有一层电池与盖子的绝缘隔板，基本无任何结构特征， 对电池进行固定，箱体内的线束混乱。
下图是本人实际工作中碰到的两个起火案列，与本案起火十分 相似。
பைடு நூலகம்起火位置
整个电池 箱烧毁
螺钉松动造成接触不良起火
电池箱内部短路造成起火烧毁
此次起火事故给我们业内人士提了一个醒。不过目前我目前了解 我们还有很多电池公司并未认识到成组后电池起火的原因，大部分 都认为是电池的原因，认为两个电池只要导电就可以了，甚至很多 人认为只要好了热管理，就不怕高温，但是成组问题和单体连接问 题，只考虑箱体温度是远远不够的，现在只有少部分公司做连接失 效分析。同时我们现有的BMS的在监控和报警，不应仅仅停留在电 压，电流，充放电控制，箱体短路，几个温控点监测，应该更加全 面，如本案的螺钉连接防松，单体漏液等。BMS需要更加及时和准 确的反馈，在第一时间发出危险信号，并有切断和备选策略，这样 技术人员才能将这些潜在危险排除，这值得我们业内人士思考。
波音787或需重新设计电气系统
波音787或需重新设计电气系统最糟糕的情况则是：调查人员认定使用锂离子电池存在固有的缺陷，而波音公司需要重新设计电气系统，并对所有梦幻客机进行大幅度的问题修复。
我们还不知道是什么造成了波音公司（Boeing）787梦幻客机的电气系统问题？航空管理部门的官员作出了波音787全球停飞的决定，调查人员也开始检查飞机上的高科技电气系统，在这之后仅仅数天，有一件事情变得很清楚：修复可能并不容易，而波音787滞留地面的时间可能会很长。
波音787的麻烦始于1月7日发生在波士顿的一次事故，当时一架空客机内的电池燃烧起来。
美国联邦航空管理局（U.S. Federal Aviation Administration）在1月11日下令对波音787的关键系统进行检查。
但就在1月16日，日本又发生一起波音787迫降事故，当时机内的报警器提示一间电子设备舱内出现烟雾，而乘客也称在机舱内闻到烧焦的味道。
结果，美国联邦航空管理局下令美国所有航空公司停飞波音787的航班，各国航空管理部门随后跟进，到1月17日，梦幻客机已在全球范围内停飞。
调查人员没花多长时间就找到了问题的根源：高科技的梦幻客机使用的是锂离子电池（跟笔记本电脑和手机中的电池是一样的）和电动马达，而不是传统的液压控制系统。
使用电池的系统更小也更轻，其目的是让梦幻客机拥有更高的燃油效率。
但在接受调查的几次事故中，锂离子电池变热并着火。
调查人员正试图找出其电池着火原因。
对于波音公司及其航空公司客户来说，最好的情况是，那些电池只不过是被过度充电，从而让问题变成用户操作失误；而最坏的情况则是，梦幻客机的设计存在一些深层次的缺陷。
然而，美国国家运输安全委员会（National Transportation Safety Board）在周日结束了其对波士顿起火客机飞行数据的审查，并确定起火的电池没有超过其设计的电压。
现在，来自国家运输安全委员会、联邦航空管理局以及国际同类机构的调查人员正在扩大他们的关注范围，以对整个辅助供电装置进行检查——波音公司正是从这里开始出现问题的。
F-35的电气系统问题
波音最新的波音787客机投入航班使用不久，就遇到锂电池冒烟起火的问题，加上其他问题，被美国FAA下令停飞，全世界其他国家的波音787也跟着停飞，折腾了几个月后才复飞。
这是70年代道格拉斯DC-10客机全球停飞后第一次新的民航客机全球停飞的事情，可见问题之严重。
波音787采用锂电池而不用久经考验的镍镉电池，除了锂电池重量轻外，还有放电电流大、充电速度快的优点。
和传统客机相比，波音787是高度电气化的飞机，用电量比同级传统客机增加5倍，不用锂电池而用传统的镍镉电池的话，重量和体积受不了。
无独有偶，战斗机世界里的F-35的机载系统的重量已经两倍于F135发动机的重量，也有很大的用电需求。
F-35还没有锂电池的问题，但也有电气系统的问题。
除了传统的雷达、机载电子系统和座舱显示系统等用电大户外，F-35是电控飞机，也就是说，除了起落架、舱门、刹车系统具有有限的液压备份之外，主要飞控没有液压后备，对电力供应需求大，所以采用270伏直流系统，160千瓦容量，10倍于通常的战斗机机载电力系统，大大增加电路发生电弧的危险。
由于F-35对电力的高度依赖，机载电力系统的可靠性要求很高，采用四重冗余。
传统上，战斗机发动机启动或者维修时机载系统所需电力需要外接电源的供电。
民航飞机自备辅助动力系统（Auxiliary Power Unit，简称APU），用于在地面发动机不工作的时候提供电力，也用于启动发动机。
现代战斗机也开始自带辅助动力系统，使得地勤保障的要求大大降低，有利于提高出动率。
另一方面，发动机一旦启动，主发电机就由发动机带动。
但在空中一旦发动机停车，需要备用动力帮助启动发动机，并维持基本飞控、航电的继续运行，直到发动机再次启动。
F-35采用先进的发动机启动机/发电机（Engine Starter Generator，简称ESG），在启动发动机时作为启动机用，发动机转动后电磁逆转，改作发电机。
ESG有两套，互为备份，但两者装在同一个轴上，形成单点故障节点，可能出现两者同时故障失效的问题。
锂燃烧的条件
锂燃烧的条件摘要：一、锂的特性1.锂的基本性质2.锂在元素周期表中的位置二、锂的燃烧条件1.锂的氧化性2.锂与氧气的反应3.锂燃烧的化学方程式三、锂燃烧的影响因素1.锂的纯度2.氧气的浓度3.环境的温度和压力四、锂的安全性和应用1.锂的储存和运输2.锂在电池等领域的应用3.锂燃烧事故的案例及预防措施正文：锂是一种典型的金属元素，原子序数为3，位于元素周期表的第二周期第一主族。
它具有较小的原子半径和较高的电负性，因此具有一定的氧化性。
锂的燃烧条件主要取决于其与氧气的反应，当锂在氧气中燃烧时，会生成氧化锂（Li2O）。
锂燃烧的化学方程式为：4Li + O2 → 2Li2O。
从方程式中可以看出，锂和氧气的摩尔比为4:1，即4摩尔的锂与1摩尔的氧气反应生成2摩尔的氧化锂。
锂的燃烧条件受多种因素影响，首先是锂的纯度。
纯度较高的锂在空气中更容易燃烧，而杂质的存在可能会降低锂的氧化性。
其次是氧气的浓度，当氧气浓度较高时，锂的燃烧反应更容易进行。
此外，环境的温度和压力也会对锂的燃烧产生影响，一般来说，温度越高、压力越大，锂的燃烧反应越容易发生。
由于锂具有较高的氧化性，因此在储存和运输过程中需要特别注意安全。
锂燃烧事故的案例在国内外均有发生，例如2016年美国一架波音787客机因锂离子电池故障引发火灾。
为了预防锂燃烧事故，应当采取严格的安全措施，如确保锂的储存和运输条件符合相关标准，加强对锂及其制品的监管，以及在可能发生火灾的场所配备适当的消防设备。
尽管锂的燃烧条件较为苛刻，但其在电池、陶瓷、玻璃等领域具有广泛的应用。
特别是锂离子电池，因其具有高能量密度、较轻的重量和较长的使用寿命等优点，已成为当今电子设备、电动汽车等领域的主流电源。
航空小知识——锂电池与787
航空小知识——锂电池与7872013年1月，被波音赋予“最安全”标签的波音787梦想客机因锂电池事故而停飞。
三个多月后，波音公司宣布了“永久解决”方案——包括加大锂电池池芯间的间距，提高热传感器灵敏度等。
这次事件，将我们平常所熟知的锂电池推向了风口浪尖。
航空电瓶在飞机上作为应急电源，当飞行过程中主电源和其他辅助电源失效以后，向飞机重要设备和仪表供电，维持飞机飞行至就近机场着陆。
适航规定，在应急情况下，电瓶至少能维持半小时供电（ETOP维持飞行时间为1小时）。
航空电瓶一般分为酸性电瓶和碱性电瓶两种。
民航客机的电瓶目前一般采用镍镉碱性电瓶，而787梦想飞机则采用了新的尝试——锂电池。
传统电池，也就是密封式镍隔电瓶一般为纤维式镍隔电瓶。
当电瓶充电时，正极产生氧气由负极吸收，或加装含有催化剂的水分重组系统，当充电时产生的氧气和氢气与催化剂接触后，形成蒸馏水回流到电极单元。
787飞机采用的锂电池则是由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
通过使用以下氧化还原反应：Li+MnO2=LiMnO2，产生放电。
锂电池又可分为锂金属电池和锂离子电池。
相比较镍镉电池，787采用的锂电池的确重量更轻，充电更快，因此得到获得了青睐。
不过专家们认为，虽然锂电池比镍镉电池重量轻30%到40%，但电池占飞机总重量的比例微乎其微。
那么在锂电池危机后，为什么波音没有用传统电池替换锂电池呢？虽然，航空业对传统电池的性能更加了解，但如果波音787现在改用传统电池，电池和相关的电力系统都需要重新设计和测试，而且需要重新通过监管部门的认证，这对波音公司来说得不偿失。
相反，如果对锂电池的改进能够说服联邦航空管理局，这条途径可能会更加便捷，也可以让787飞机尽快复飞。
故此在停飞三个多月后，787飞机又重新飞上蓝天并且复飞至今再也没有出现锂电池引起的故障，对于锂电池安全性的担忧也告一段落。
锂离子电池火灾调查方法研究
锂离子电池火灾调查方法研究摘要：现代社会生产生活中，锂离子电池应用较为广泛，但由此引发的火灾事故也屡见不鲜。
根据多年火灾调查实践经验，本文主要总结出几种锂离子电池火灾调查方法，如现场调查询问、现场勘验取证、分析锂离子电池起火原因等，仅供参考。
关键词：锂离子电池火灾；火灾鉴定；现场调查；现场取证引言：锂离子电池在我国大多数行业中得到广泛应用，可随之而来的火灾事故也不断增多，这是现代社会人们高度重视的安全话题。
比如三星note系列手机电池起火爆炸事故、日本航空公司波音787客机电池起火事故、惠普笔记本电池起火事故等，都足以说明锂离子电池合理应用，安全使用的重要性。
因此，锂离子电池火灾调查分析工作显得尤为重要，文章主要围绕调查方法展开分析，希望可以为相关业内人士提供参考与借鉴。
一、现场调查与询问锂离子电池火灾调查过程中，可以通过现场询问、外部调查方法，了解现场火灾情况。
锂离子电池的充电状态会直接影响到锂离子电池引燃情况：1、如果充电状态低于50%，若是遇到外部短路情况，电池不会迅速升温，所以并不会引发火灾；2、受到外部机械损伤、过热环境影响，导致电池起火，这一过程中也不会造成剧烈火情，所以不会出现爆炸情况。
若是电池充电状态低于30%，即便是发生外部短路，也不会引发电池出现明显升温情况；3、如果电池受到针刺损伤，即便电池内部出现明显升温情况，其整体也不会发生热失控情况，所以不会出现火灾；4、若是电池处于高温环境中，达到180℃时，并且时间较长，会出现相对温和的热失控现象。
5、如果充电状态接近0，则电池不会出现火灾危险性。
但若是存在过充，则极易引发火灾[1]。
因此，在发生锂电池火灾时，调查人员需要先询问起火充电状态，以此为参考辅助判断锂电池火灾原因。
比如，询问电池充电开始时间、充电状态、上次充电时间、设备实际应用情况等，全面分析、合理判断电池充电情况后，进一步开展火灾调查工作。
二、电池所处环境情况在锂离子电池火灾调查中，可以深入分析了解电池放置环境，因为不同环境会导致电池出现异样，引发火灾，对此，相关工作人员可以从以下三个方面入手进行调查分析：（一）机械损伤调查人员在分析锂离子电池火灾情况时，应当深入分析、了解锂离子电池实际使用情况，主要关注其是否发生磕碰、跌落等情况，并深入研究、判断电池机械保护工作是否落实，尤其是遇到复杂工况时，机械保护能够牢固作业。
波音787锂离子电池失效分析
2019/11/24
Analysis on causes of inner short circuit分析内部短路的原因
Contamination of the metal particles to the cell interior 金属颗粒对电池内部的污染
在飞机起飞期间的发生的严重事故是由于主电池的热失控引起的，致使飞机不得不在高
松机场紧急迫降，人员通过紧急滑梯逃脱。
• Thermal runaway of the main battery is presumed to have started from the heat transmitted by the 6th cell is vented exothermic phenomenon. 据推测，主电池热失控是源于第6节电芯的热失控。
Cause原因
Serious incident (emergency escape)
Thermal runaway (main battery)
Arc discharge Huge current (earth line)
Exothermic phenomenon
Inner short circuit Can not be specified Case of inner short circuit
• By the contact between the brace bar and the cell case expanded by heat generation, large current flows in the battery box by grounding short-circuited through the grounding wire, resulting the arc discharge is generated and it is estimated that was led to thermal runaway. 连接杆和电池壳之间的接触，会因热量的产生而膨胀，且地线短路，大电流通往地线，导 致弧放电的产生，估计是热失控的原因所在。
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简介
模型建立
仿真演示
结论展望
波音787Dreamliner电池故障问题
介绍
介绍
波音787，又称梦想飞机，是一种中型双发动机宽体中远程飞机，它第一 次商业飞行开始于2011年后期。在2013年1月16日因为出现了锂离子电池故障， 因此世界各地的787被全面要求停止一切飞行。一场对这个为飞机上提供后备 电力，同时在飞机发动是提供动力的锂离子电池的安全问题的小组被迅速成立。 这次事故使航空工业的名声受到了损害，并且对波音公司和他们的供应商造成 了极大的财政损失。全日本航空公司报道，在2012年5月至12月至少有10个电 池被返厂，原因是因为这些电池突然异常的低电压或者异常现象。 2012年12月4日，一架联合公司的航班因为其仪表板的模板上出现电弧而 被迫紧急降落在新奥尔良，最初这起故障被认为是机械上的正常现象，但是最 后才发现，此事故是由于出现在电源板母版上的电弧引起的。 2012年12月13日，一架卡塔尔航线的飞机也因为同样的问题而被迫降落。 几天后，联合航空公司确认另外一架波音787同样遇到了电气问题。 2013年1月9日，还有另外一起故障被报道出来，刹车诊断系统错误报警。 而这些故障真正引起了大量关注是因为两起灾难性的电池故障，他们出现的时 间间隔仅仅十天在2013年的1月。
简介
原因
仿真演示
结论展望
锂离子电池在商业航空中的应用
锂的化学性质比较暴烈，而且一旦起火很难扑灭。锂电池在过度放 电后，再次充电时会充不进去，电能不能转换为储藏的电化学能，反而 转化为热能，造成电池过热。更糟糕的是，锂过热后有温度飞升的问题， 也就是说，一旦温度达到一定程度，锂会自身产生热，导致温度进一步 升高，直至起火。这个问题对于钴酸锂类型的锂-离子电池尤其严重，因 为导致温度飞升的临界温度较低。波音采用的正是采用钴酸锂的锂-离子 电池，由日本GS-汤浅公司制造。NTSB的调查发现，在日航电池事件中， 火焰首先在6号电池芯发生，然后蔓延到其他电池芯，温度高达253度， 而钴酸锂的燃点是190度。锂-离子电池要安全一些，但依然有自身的安 全问题。锂-离子电池为了提高效率，需要把电池芯紧密放置，这样一旦 起火，很容易蔓延，发生连锁反应。由于锂和水会发生激烈反应，电解 液不能用阻燃性好的水基，而是用阻燃性较差的非水基。
简介
原因
仿真演示
结论展望
锂离子电池在商业航空中的应用
电池管理系统(BMS)，被纳入许多电池设计之中，完成对电 池的监测以及维持安全工作环境。BMS在电池中，是为了防止锂 离子电池出现过度充放电，或者在过高或者过低温度下工作。因 此，在某些电池滥用的条件下，施加电压限制，温度限制，以及 额外的过充故障安全措施，可以有效的减少电池出现故障的风险。 即便拥有保护设备，商用电池仍然会发出气体，并被点燃， 发生爆炸，例如电池内部故障，如锂在阳极上的堆积，导致内部 短路。内部发生短路常见的还包括制造缺陷，在过低温下充电， 此外在保养和使用电池时，有机械冲撞可能导致电极变形或是刺 穿隔离膜。
简介
原因
仿真演示Biblioteka 结论展望摘要简介
模型建立
仿真演示
结论展望
介绍
2013年1月16日，一架从山口宇部机场飞往羽田机场的全日空波音787客机 机舱内冒烟，在高松机场紧急降落。驾驶舱出现了电池警报，并且客舱的 乘客都闻到一股浓浓的焦糊味，于是飞机紧急迫降。日本的检查员宣布， 可能是辅助电池系统排线不当，并进一步考虑其他系统安装是否正确。
简介
原因
仿真演示
结论展望
介绍
波音787，1月份十天其次事故回顾。
简介
原因
仿真演示
结论展望
锂离子电池在商业航空中的应用
锂离子电池在商业航空电子设备中的应用 新技术，例如锂离子电池系统，在安装到飞机上之前，必须要经过 联邦航空管理局(FAA)检验才可以使用。而因为如今小飞机越来越多， 小飞机上应用的为镍镉电池，因此美国联邦航空管理局颁布了管理镍 镉电池的法规。然而，FAA现有的法规被认为不足以全面概括锂离子电 池可能出现的各种风险，因为他们对锂离子电池的故障调查经验，来 自于其他行业，如便携式电子设备以及电子汽车。 波音787梦想飞机利用两个完全相同的锂离子电池飞机在地面时扮 演启动辅助电力系统，或者扮演备用电力系统。而锂离子电池因为其 本身具有更高的能量密度和更长的使用周期而被选做飞机的电池系统。 锂离子电池由锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极 和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌 入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处 于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极。
简介
原因
仿真演示
结论展望
根本原因分析
原因 分析
根本原因分析
2013年1月18日，媒体普遍报道日本交通运输局研究员英世杉对 事故的研究，他表示，波音787的锂离子电池一直工作的电压超过了 波音公司所给的建议电压。但是这一理论后来被否定掉了，原因是 在飞机起飞到迫降，飞行记录的数据显示，电压从未高过限制电压。 2013年1月21日，美国和日本组成的调查团对电池制造商GSYuasa展开调查，调查团对电池质量可能出现的问题进行调查，例如： 电池中引入颗粒污染物或者电池组中的单元格连接错误，但是到了 2013年1月28日，经过各种调查，并未发现GS-Yuasa有任何严重的质 量问题。 后来通过利用X射线计算机断层扫描，数字摄片，拆装检查对电 池组进行故障分析。显示出整个电池组出现了不同程度的热损伤， 而一个位于侧面的电池外包出现严重热损伤。这表明热失控起源于 其中一个电池单元，然后开始蔓延到其他电池单元。电池组底部上 的突起部可能是电池外壳破裂是喷射出高温液体。
从波音787锂离子电池问题中总 结出其可靠性的问题
波音787Dreamliner电池故障问题
摘要
摘要
2013年1月16日，因为波音787Dreamliners两架飞机出 现了不确定的锂离子电池故障而被要求全面停飞。随后调 查研究的报告被发布在NTSB(全国运输安全委员会)真实报 道，以及3月15日波音在日本举行的新闻发布会，NTSB同 时也在华盛顿举行了听证会，但是他们都没有认识到这些 事故的主要原因。这篇论文讨论了关于锂离子电池的限制 性，以及锂离子电池的可靠性评估和在波音787电池故障 的安全问题。
简介
原因
仿真演示
结论展望
介绍
2013年1月7日， 787客机正常降落在洛根国际机场，173名乘客和11 名机组人员已下机。一名机务人员。一名技术人员发现APU（auxiliary power unit）辅助电力系统出现故障， 15分钟后发现驾驶舱和客舱有轻烟， 并通知了马萨诸塞港务局。第一时间的汇报阻止了这场事故，电池只是起 了一个鼓包，但电池燃烧事故真的发生了。