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鋰電池起火爆炸的原因是什么?

鉅大LARGE  |  點擊量:7201次  |  2019年12月05日  

隨著科技不斷的發展,電動汽車逐漸占據了汽車市場的半壁江山,與燃油車相比電動汽車憑借用車成本低、不限行、不限號等優勢打動了消費者。但在動力電池安全方面由于技術原因,發展的并不像燃油車那樣成熟,每年都有個別電動汽車,因為動力電池的某些原因發生起火事故,似乎今年發生的更為集中一些。


1.上海特斯拉靜止停在地下車庫突然起火


4月22日,上海市徐匯區裕德路泰德花苑小區地下車庫內,一輛懸掛滬DZ號牌的白色特斯拉轎車底盤處突然冒出大量煙霧,約5、6秒后,底盤下方突然竄出明火,火勢迅速向四周蔓延,地下車庫內瞬間被火光照亮。


根據小區居民介紹,突發情況發生后,住在小區高層建筑內的居民被緊急疏散。因地下車庫散發出刺鼻氣味,消防庫入口也被封閉。火勢最終得到控制,并未造成人員傷亡,但對整個地庫的車輛造成了不同程度的損傷,賠償金額較大。


2.西安蔚來ES8在維修中心停放起火


無獨有偶,同樣在4月22日,一輛蔚來ES8在維修服務站停放時,突然從車輛底盤位置冒出白煙,隨后在不到10分鐘的時間開始出現明火,經過消防部門將火撲滅后,該車基本燒成了鐵架子,所幸并未造成人員傷亡。


4月30日,蔚來發布官方調查結果,此輛ES8由于在進入維修站之前,底盤受到過嚴重撞擊,造成撞擊部位的電池和液冷板發生嚴重變形,導致電芯內部短路而起火。


這些天接連發生的兩起電動汽車安全事故,而且是相對高端的電動汽車自燃。另外,這兩起電動車自燃事故都有一個共同的特點,起火點均來自于動力電池,這讓很多人再次把電動汽車的安全當成了談資。


電動車安全性的爭議點鋰電池


1.鋰電池內部結構與工作原理


這兩起電動車自燃事件的起火點都是動力電池,動力電池一直都是車主們小心翼翼供起來的一個部件,無論是日常充放電,再到走一些爛路,大家都非常注意這塊全車最貴的動力電池。


所有鋰電池都是化學電池,化學電池的原理是正極和負極之間的電子流動,鋰電池的正極材料之間有隔膜和電解液。如果一個電池正負極短路就會發熱,如果發熱到一定程度導致膨脹,此時電解液則會泄露,那么電池的正極材料鋰就會暴露在氧氣中,而鋰是非常活潑的金屬,當鋰金屬暴露在空氣中時,會與氧氣產生激烈的氧化反應而起火爆炸。


電池內還會再加上一種擁有眾多細孔的隔膜,來防止短路。好的隔膜還可以在電池溫度過高時,自動關閉細孔,讓鋰離子無法穿越,防止危險發生。


2.稍有疏忽便會起火或爆炸


雖然有了隔膜將鋰離子和氧分子進行隔離,但如果電池受到外力的撞擊或是電池制造不夠精細,有小雜質刺穿隔膜紙,會發生內部短路現象,從而造成起火或爆炸的現象。


另外,實際使用過程中還會發生外部短路現象,發生短路后,電池溫度會急劇上升造成電解液氣化,把電池外殼漲破,鋰離子遇到氧氣起火燃燒。


如果電池質量沒有問題,但是電池過充。在過充情況下,負極會產生很多針狀鋰金屬結晶,這些結晶也會刺破隔膜紙,造成內部短路,從而起火爆炸。


此外,高溫、撞擊、刺破都有可能破壞隔膜。在內部短路的情況下,問題往往是突然發生的。因為質量問題或者使用不當,電池內部已經發生短路,電池的熱量在慢慢積累,而你又察覺不到。而當熱量積累到一定程度,達到一個臨界點,就會造成起火或者爆炸,而之前沒有任何預警。


燃油車也會自燃,但起火原因有律可循


前面說了那么多電動汽車起火的原因,并不是說燃油車就不自燃了,甚至燃油車自燃的現象遠遠要超過電動車自燃的概率。那為什么老百姓對于電動車自燃就談聲色變,而對于燃油車自燃現象卻較習以為常呢?這是由于燃油車的自燃是有律可循的。


1.燃油車的可燃物為汽油,汽油儲存在油箱當中,油箱現在根據國家規定已經使用復合材料制成,所以說汽油在油箱當中是完全與氧氣隔絕的,而其燃燒的位置只有在發動機里進行燃燒。電動汽車的電芯與之是同一個道理,整個電池包相當于油箱。


2.燃油車的起火原因有律可循,電線私自改裝,電氣老化短路,漏油這些原因造成,著火位置處于發動機倉內。并且車輛如果處于熄火靜止時,如果不是外來火源的話是不會自燃起火的。這一點與電動汽車有很大的區別,電動汽車的起火點在于底盤位置的動力電池,像這兩次的起火時間,車輛完全處于靜止停駛狀態,依然從動力電池中冒出大量白煙而起火,這就證明車輛的動力電池處于慢化學反應后起火燃燒。


3.燃油車發生自燃后,給駕駛員反應的時間較為充足,且駕駛員可對機艙蓋內的火勢(初期)進行施救。而此時的電動汽車如果發生自燃,車主就只能任其燃燒無法進行施救,這是由于動力電池完全封死在底盤位置,滅火器無法直接噴射火源,且動力電池還會有二次燃燒的幾率發生。


4.燃油車如果發生自燃的條件分為可燃物(汽油),助燃物(氧氣),點火物,這三種材料只需要隔絕一種便無法達到燃燒的條件。而電動車卻不一樣,在整個電池包發生自燃時,即便你切斷了可燃物和點火物,但助燃物氧氣是無法隔絕的,即使在密封的PACK里,電解液通過氣化反應也會分解出氧氣,使火情持續燃燒。


面對這個熱山芋車企又是怎么做的?


電池包內設計有溫控系統(液冷),使用整體液冷把電池包的溫度控制住,實現整個電池組的溫度均衡。


而在BMS方面,可以監控每一節電芯的狀態,以及在充放電時對沒接電芯進行控制,從而達到將危險扼殺在搖籃單中。


但是不論特斯拉在電池安全方面做出了怎樣的嚴防死守,這次上海車庫中的那臺特斯拉還是在靜止的時候發生了自燃事故,從目前為給出的調查結果來看,這次的事故只能讓三元鋰電池來背鍋了。


本次特斯拉起火的事件也證明了,就算你有重重的防御措施,但還是不能保證100%的安全。


面對電動車頻發的起火事件,我們應該怎么做?


既然我們已經無法改變目前使用的電池技術,和電池安全管理技術,那么我們也需要從使用方面做到避免自燃現象的發生。


用車環境:首先要說的就是電動汽車的用車環境,在一些極端情況下例如涉水,雨雪天氣,拖底是會對電池包造成一定程度的損壞以及腐蝕。所以如果發生以上這些情況下,最好還是在事后迅速前往4S店做一個底盤檢測,畢竟整個底盤放置著電動汽車的核心。


充電問題:很多新能源電動汽車車主在充電過程中不規范,比如使用不規范的充電線,不使用符合規定的充電樁,使用電流過大的動力電給汽車充電,那樣都會對于新能源電動汽車電池造成損害,這樣的話長此以往,也會引起新能源電動汽車的著火問題。


私下改裝:很多第一批電動汽車車主,為了能夠讓續航更長一些,會對動力電池私自改裝或加裝。通過這樣的手段雖然在續航上得到了延長,但對于動力電池的安全方面卻無法得到保障。所以,切忌私自改裝車輛電路,將自燃的風險降到最低。


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