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為什么新能源汽車火災如此難撲滅?(看完恍然大明白!)

Ballad

電動汽車不會輕易著火,而一旦失火,情況將會變得非常棘手。

比如下圖這場大火,需要6000加侖的水才能撲滅;

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而下圖這場更嚴重的火災,則需要近20000加侖的水才能撲滅!

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火災是如何發(fā)生的?為什么如此難以撲滅呢?

為了理解這一點,我們可以來觀察下圖這塊九伏電池的內(nèi)部結構,你看,這塊電池不是一節(jié),而是由六塊電池組成。這些單獨的電池叫做電芯。

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同理,電動汽車的電池也是如此,它是由成百上千個單元組成。

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電動汽車起火,是通過一種叫做熱失控的化學過程在單個電池總引發(fā)的。

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注意看,上面這張圖是電池單元的正極,鋼質外殼,線條的部分是金屬氧化物和銅,深色的部分是塑料和鋁,氣體在這里聚集,里面還有一個壓力釋放閥,通過釋放壓力防止爆炸。但是氣體積聚會將電池的內(nèi)部組件向上推,堵塞閥門,由于無處釋放,越來越多的額氣體不斷積聚,一旦變得愈來愈熱賣,將會使鋼制外殼拉伸到斷裂點,直至發(fā)生爆炸。

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上圖這些白色小球是融化的銅。銅的熔點是1085攝氏度。因此,電池內(nèi)部的溫度大約與煉鋼廠一樣高。

現(xiàn)在你知道了,如果一個電池熱失控,它可以將周圍的電池加熱到同樣的程度,從而導致連鎖反應,擴散到更多周圍的電池,很快,一場火災就會發(fā)生。

一直以來,科學家都在試圖搞明白鋰電池著火時實際發(fā)生的化學反應,但即使幾十年后,仍舊沒有確定的結論。

那么問題來了,在不完全了解到底發(fā)生了什么的情況下,我們能解決這個問題嗎?

我們從最基本的展開講講,電池的正極,釋放電子,電池的負極,吸收電子。如果把兩層直接接觸就會產(chǎn)生火花,但如果用絕緣層將這層分開,并通過幾個導電層為電子提供一條路徑,就可將電子從電池里分離出來。

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理解熱失控的關鍵

絕緣層也叫隔離器,它是理解熱失控的關鍵,它雖然是絕緣的,但具有化學導電性,這意味著電子無法穿過它,但鋰離子可以 。

具體講講二者的區(qū)別:電子是體積為零的點狀粒子,一塊有很多空襲的塑料擋住了它們,但是離子要大很多,且有體積,因此可以直接插穿過。這就很奇怪了,事實上這和尺寸無關。電子的反應性太強,無法自行穿過塑料,它需要一條路徑,而金屬等導電材料有許多可接近的空軌道,恰好形成了這條路徑。

因此,即使一塊塑料上的孔比電子大得多,這些孔周圍或穿過這些孔沒有導電路徑,另一方面,離子不需要路徑,他們可以漫步穿過。所以無論如何,分離器都是由塑料制成的。

現(xiàn)在,假設電池在電動汽車里產(chǎn)生化學反應,并且由于某種原因電池開始過熱,一旦溫度130攝氏度,隔膜就會熔化,這意味著正極和負極直接接觸并產(chǎn)生火花,造成短路。許多因素都可能導致內(nèi)部短路,如釘子釘入電池、或充電器出現(xiàn)故障并對電池過充,或是電池過熱,再或是制造缺陷。

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電池里有固體也有液體,隨著溫度增高,液體很可能變成氣體,這個時候,在較高溫度下開始分解的東西。如金屬氧化物在加熱時往往會釋放出氧氣,而氧氣可引起燃燒反應?,F(xiàn)在你知道了,這些液體和氣體是可以燃燒的,從而產(chǎn)生更多熱量和更多氣體,這就是電動汽車火災如此難以撲滅的原因所在。

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盡管電池的能量密度遠低于汽油,但它們在燃燒時會自己產(chǎn)生氧氣,汽油則不然。因此只要溫度足夠高,電池就會不斷重新點燃,除非使用數(shù)千加侖的水將溫度降低,直至不會有連續(xù)燃燒反應發(fā)生的程度才可以控制住火勢。

看到這里的你,恍然大明白了嗎?

來源:第一電動網(wǎng)

作者:Ballad

本文地址:http://autopag.com/news/qiye/205604

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