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特斯拉車庫(kù)突然自燃,這樣電動(dòng)車還安全嗎?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1115次  |  2019年05月05日  

4月22日,上海市徐匯區(qū)裕德路泰德花苑小區(qū)地下車庫(kù)內(nèi)一輛懸掛“滬DZ”號(hào)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(shì)迅速向四周蔓延,地下車庫(kù)內(nèi)瞬間被火光照亮。

根據(jù)小區(qū)居民介紹,突發(fā)情況發(fā)生后,住在小區(qū)高層建筑內(nèi)的居民被緊急疏散。因地下車庫(kù)散發(fā)出刺鼻氣味,消防庫(kù)入口也被封閉。

無獨(dú)有偶,4月22日午后,西安蔚來授權(quán)服務(wù)中心內(nèi),一輛正在維修中的蔚來ES8車型發(fā)生起火燃燒。目前明火已被撲滅但具體事故原因仍有待調(diào)查。

第三起起火是一輛比亞迪E5,起火點(diǎn)位于車輛后備箱位置,動(dòng)力電池完好無損。

長(zhǎng)期以來,電動(dòng)車的安全問題一直是大眾關(guān)注的焦點(diǎn),早在特斯拉成名之前,電動(dòng)車起火就是一個(gè)難題,這個(gè)問題也一定程度上影響了電動(dòng)車的普及。如今中國(guó)正在普及電動(dòng)車,電動(dòng)車存在安全隱患會(huì)導(dǎo)致大問題。那么電動(dòng)車的安全情況究竟如何呢?

鋰電池的軟肋

這三起事故的原因還不清楚,但是從歷史上電動(dòng)車起火的案例看,鋰電池是起火的主要原因。

所有的鋰電池都是化學(xué)電池,化學(xué)電池的原理是正極和負(fù)極之間的電子流動(dòng)。鋰電池在正負(fù)極材料之間有隔膜和電解液。如果一個(gè)電池正負(fù)極短路,就會(huì)發(fā)熱,如果發(fā)熱到一定程度,導(dǎo)致膨脹,電解液泄露,那么鋰電池的正級(jí)就會(huì)暴露在氧氣中,而鋰是非常活潑的金屬,當(dāng)鋰金屬暴露在空氣中時(shí),會(huì)與氧氣產(chǎn)生激烈的氧化反應(yīng)而爆炸。

為了提升安全性,鋰電池通常用石墨及鈷酸鋰等材料來儲(chǔ)存鋰。這些材料的分子結(jié)構(gòu)形成了納米等級(jí)的細(xì)小儲(chǔ)存格子,這些格子可以用來儲(chǔ)存鋰原子。而氧分子太大,進(jìn)不了這些細(xì)小的儲(chǔ)存格,鋰原子就不會(huì)與氧氣接觸發(fā)生反應(yīng),從而避免爆炸,保證安全。

電池內(nèi)還會(huì)再加上一種擁有眾多細(xì)孔的隔膜,來防止短路。好的隔膜還可以在電池溫度過高時(shí),自動(dòng)關(guān)閉細(xì)孔,讓鋰離子無法穿越,防止危險(xiǎn)發(fā)生。

但是在實(shí)際使用中,發(fā)生外部短路時(shí),電池溫度會(huì)急劇升高造成電解液汽化(聚合物會(huì)膨脹),把電池外殼漲破,鋰遇到空氣中的氧氣起火燃燒。

如果沒有發(fā)生外部短路,但是電池在制造的時(shí)候不夠精細(xì),有小雜質(zhì)刺透隔膜紙,造成內(nèi)部短路,問題嚴(yán)重的時(shí)候,也會(huì)出現(xiàn)起火爆炸。

如果電池質(zhì)量沒有問題,但是電池過充。在過充情況下,負(fù)極會(huì)產(chǎn)生很多針狀鋰金屬結(jié)晶,這些結(jié)晶也會(huì)刺破隔膜紙,造成內(nèi)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(nèi)部短路的情況下,問題往往是突然發(fā)生的。因?yàn)橘|(zhì)量問題或者使用不當(dāng),電池內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生短路,但是電池的熱量在慢慢積累,你察覺不到。而當(dāng)熱量積累到一定程度,短路嚴(yán)重,達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn),就會(huì)造成起火或者爆炸,而之前沒有任何預(yù)警。

上海特斯拉起火事件,當(dāng)時(shí)車在正常停放,沒有充電,不存在外部短路的問題,但是這輛車之前剛剛進(jìn)行過超級(jí)快充,很可能是超級(jí)快充過程中出現(xiàn)了電池的內(nèi)部短路,熱量慢慢積累,到了車主停車到車庫(kù)后發(fā)生燃燒。

沒有100%的安全

既然鋰電池這么不安全,為什么鋰電池汽車還能大行其道呢?這要?dú)w功于電池包和新能源廠商的努力。

實(shí)際上,以特斯拉為代表的電池廠商為了安全做了很多道安全防范措施。

特斯拉的電芯正極附近裝有溫度保護(hù)裝置,當(dāng)電芯內(nèi)部溫度增高時(shí),電阻會(huì)隨之增高,起到限制電流的作用。在電芯內(nèi)部有緊急切斷裝置,當(dāng)電芯內(nèi)部電流超過安全限值時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開,從而切斷內(nèi)部電路。除此之外,電芯的材料燃點(diǎn)非常高,即使在熱失控的情況下也不容易自燃。

在每個(gè)電芯的正、負(fù)極,特斯拉都設(shè)計(jì)了保險(xiǎn)絲,如果某個(gè)電芯發(fā)生短路,此安全設(shè)計(jì)可以把故障電芯與系統(tǒng)之間的連接電路快速切斷。

特斯拉還把電池分組,每個(gè)電池組之間也有保險(xiǎn)絲,一旦一個(gè)電池組出問題,就可以迅速切斷,避免連鎖反應(yīng)。

在電池包內(nèi),特斯拉還設(shè)置了復(fù)雜了冷卻系統(tǒng)管路,用整體液冷把電池包的溫度控制住,保持整個(gè)電池組溫度一致。

在BMS方面,特斯拉一度被視為業(yè)界典范,它當(dāng)初被追捧就是因?yàn)锽MS能夠監(jiān)控到每一塊電芯,在充放電時(shí)不出問題。

特斯拉的思路也被眾多廠商所效仿。

但是,特斯拉這種層層安全的措施其實(shí)是有前提的,就是特斯拉用的是高能量密度低價(jià)格,但是相對(duì)比較危險(xiǎn)的三元鋰電池。

在特斯拉之前,電池路線有好幾條,但是在特斯拉之后,磷酸鐵鋰、錳酸鋰等相對(duì)安全的路線逐漸淡出,能量密度高,但是相對(duì)危險(xiǎn)的三元方案成為主流。這增加的電動(dòng)車的續(xù)航,但是危險(xiǎn)性也相應(yīng)增加。

特斯拉起火事件表明,特斯拉重重防范,也沒有100%解決問題。

根本解決需要技術(shù)進(jìn)步

對(duì)電動(dòng)車來說,鋰電池未必是唯一的選擇。目前用鋰電池是因?yàn)殇囯姵啬芰棵芏群凸β拭芏茸銐蚋?。在短期?nèi)沒有足夠好的替代品。

而從長(zhǎng)期趨勢(shì)看,未來電池技術(shù)的發(fā)展是可能解決安全性問題的。

其實(shí)鋰電池的能量密度,并不是所有電池中最高的,更加安全,不會(huì)起火的鋅空氣電池能量密度要比鋰電池高一倍。

功率方面,超級(jí)電容技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)提供爆發(fā)性的能量,解決電動(dòng)車加速所需能量的問題,而且超級(jí)電容還可以快速充電,目前這個(gè)技術(shù)在一些公交車上被實(shí)驗(yàn)性的采用。

此外,還有沒有化學(xué)反應(yīng)的飛輪電池,利用物理原理來儲(chǔ)存電能,同樣可以達(dá)到足夠高的功率密度。

從今天的技術(shù)水平看,這些技術(shù)還都不成熟,不能替代鋰電池技術(shù),但是我們要想到,幾十年前,電動(dòng)汽車還只有鉛酸電池的電瓶車,鎳氫電池都是新生事物。

把時(shí)間維度拉長(zhǎng),長(zhǎng)遠(yuǎn)看,我們一定會(huì)發(fā)展出比鋰電池更好的電池技術(shù),或者鋰電池技術(shù)可以改進(jìn)的足夠安全,從而徹底解決電動(dòng)車的安全問題。

短期內(nèi),我們只能盡可能的把鋰電池的電動(dòng)車安全控制在一個(gè)可控的范圍之內(nèi),譬如對(duì)電芯的監(jiān)控進(jìn)一步加強(qiáng),有足夠強(qiáng)大的應(yīng)急機(jī)制……

電動(dòng)車起火也許不能100%避免,但是通過足夠的安全機(jī)制,可以保證人員的100%安全。

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