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为什么新能源汽车火灾如此难以扑灭?(看完就恍然大明白!) 焦点简讯

2023-06-29 15:51:29    来源:第一电动

电动汽车不会轻易着火,而一旦失火,情况将会变得非常棘手。

比如下图这场大火,需要6000加仑的水才能扑灭;

而下图这场更严重的火灾,则需要近20000加仑的水才能扑灭!


(资料图片仅供参考)

火灾是如何发生的?为什么如此难以扑灭呢?

为了理解这一点,我们可以来观察下图这块九伏电池的内部结构,你看,这块电池不是一节,而是由六块电池组成。这些单独的电池叫做电芯。

同理,电动汽车的电池也是如此,它是由成百上千个单元组成。

电动汽车起火,是通过一种叫做热失控的化学过程在单个电池总引发的。

注意看,上面这张图是电池单元的正极,钢质外壳,线条的部分是金属氧化物和铜,深色的部分是塑料和铝,气体在这里聚集,里面还有一个压力释放阀,通过释放压力防止爆炸。但是气体积聚会将电池的内部组件向上推,堵塞阀门,由于无处释放,越来越多的额气体不断积聚,一旦变得愈来愈热卖,将会使钢制外壳拉伸到断裂点,直至发生爆炸。

上图这些白色小球是融化的铜。铜的熔点是1085摄氏度。因此,电池内部的温度大约与炼钢厂一样高。

现在你知道了,如果一个电池热失控,它可以将周围的电池加热到同样的程度,从而导致连锁反应,扩散到更多周围的电池,很快,一场火灾就会发生。

一直以来,科学家都在试图搞明白锂电池着火时实际发生的化学反应,但即使几十年后,仍旧没有确定的结论。

那么问题来了,在不完全了解到底发生了什么的情况下,我们能解决这个问题吗?

我们从最基本的展开讲讲,电池的正极,释放电子,电池的负极,吸收电子。如果把两层直接接触就会产生火花,但如果用绝缘层将这层分开,并通过几个导电层为电子提供一条路径,就可将电子从电池里分离出来。

理解热失控的关键

绝缘层也叫隔离器,它是理解热失控的关键,它虽然是绝缘的,但具有化学导电性,这意味着电子无法穿过它,但锂离子可以 。

具体讲讲二者的区别:电子是体积为零的点状粒子,一块有很多空袭的塑料挡住了它们,但是离子要大很多,且有体积,因此可以直接插穿过。这就很奇怪了,事实上这和尺寸无关。电子的反应性太强,无法自行穿过塑料,它需要一条路径,而金属等导电材料有许多可接近的空轨道,恰好形成了这条路径。

因此,即使一块塑料上的孔比电子大得多,这些孔周围或穿过这些孔没有导电路径,另一方面,离子不需要路径,他们可以漫步穿过。所以无论如何,分离器都是由塑料制成的。

现在,假设电池在电动汽车里产生化学反应,并且由于某种原因电池开始过热,一旦温度130摄氏度,隔膜就会熔化,这意味着正极和负极直接接触并产生火花,造成短路。许多因素都可能导致内部短路,如钉子钉入电池、或充电器出现故障并对电池过充,或是电池过热,再或是制造缺陷。

电池里有固体也有液体,随着温度增高,液体很可能变成气体,这个时候,在较高温度下开始分解的东西。如金属氧化物在加热时往往会释放出氧气,而氧气可引起燃烧反应。现在你知道了,这些液体和气体是可以燃烧的,从而产生更多热量和更多气体,这就是电动汽车火灾如此难以扑灭的原因所在。

尽管电池的能量密度远低于汽油,但它们在燃烧时会自己产生氧气,汽油则不然。因此只要温度足够高,电池就会不断重新点燃,除非使用数千加仑的水将温度降低,直至不会有连续燃烧反应发生的程度才可以控制住火势。

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