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从机理分析看电动汽车安全性

作者: 来源:盖世大V说 时间:2018-10-17

[摘要]机理分析结论是电动汽车比燃油汽车安全性好

据不完全统计,2018年上半年国内外共发生多起电动汽车起火事故,事故范围涉及到乘用车、客车、物流车等不同车型,引发起火的原因主要包括充电自燃、碰撞起火等。


电动汽车产品层面,因电池故障起火,被媒体报道频繁了,于是大众自然要质疑了“电动汽车”到底安全吗?


一、多起电动汽车起火事故,给行业发展敲响警钟

2018年9月4日,工信部发布了《关于开展新能源客车安全隐患专项排查工作的通知》。


①2018年1月,重庆一辆特斯拉ModelS在未充电、未被碰撞的情况下,电池系统着火引发自燃。


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重庆一辆特斯拉ModelS 自燃 


②8月25日,一辆威马汽车EX5在威马汽车成都研究院院内自燃。

③8月31日广州一辆力帆汽车生产的全新纯电动车650EV当街起火自燃。

④8月26日,铜陵市一辆搭载沃特玛电池的纯电动公交车因电池故障起火。


多起电动汽车起火事故,这里实际在拷问“车载动力电池到底安全吗?”


二、机理分析结论是电动汽车比燃油汽车安全性好

1.电池里电化学材料是危险品,油箱里汽油也是危险品

把危险品安装到汽车上,汽车就是危险品。普通人说的这个逻辑,是有道理的。但是电池是危险品等级比汽油低得多。目前在未充电、未被碰撞的情况下,电池系统着火引发自燃,基本可以理解的产品质量问题。机理分析如下:


①汽油、锂电池都是“可燃物“

凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质,称可燃物。按其物理状态,分为气体可燃物、液体可燃物和固体可燃物3种类别。


汽油是液体,动力电池里面有电解液(胶状)。电解液(胶状)的电池是会自燃的物质。目前电池业在研究全固态电池,被认为是不会自燃的电池。也就说,全固态电池电解液不是胶状的,就固态的。固态物体的可燃性比液体可燃性困难得多。


这里告诉大家, 汽油是液体态,而目前动力电池(磷酸铁锂、三元电电池)里电解液是胶状的。也就说,液态的汽油比胶状电解液更容易燃烧。同理,气态的CNG比液态的汽油更有可燃性。


②汽油、锂电池要燃烧必须要氧化剂

能帮助和支持可燃物燃烧的物质,即能与可燃物发生氧化反应的物质,称为氧化剂。燃烧过程中的氧化剂主要是氧,它包括游离的氧或化合物中的氧(空气中含有大约21%的氧)。因此,可燃物在大气中的燃烧,以游离的氧作为氧化剂。这种燃烧是最普遍的。除了氧元素以外,其他一些物质也可以作为燃烧反应的氧化剂,如氟、氯等。


汽油、锂电池放在空气中,是与空气中的氧元素是直接接触的。对电池包有防尘、防水的密封性要求,但没有隔绝空气的要求。也就说,电池芯自燃要的氧化剂是具备的。


  ③汽油、锂电池要燃烧必须要有温度(引火源)

引火源是指供给可燃物与氧化剂发生燃烧反应的能量来源。常见的是热能。其他还有化学能、电能、机械能等转变的热能。


汽车是在持续在工作的,传统汽车的发动机是内燃机,发动机排气管的温度可以高达250~300度。而汽油的可燃温度为:93号汽油在铁桶里,气温55度以上会产生危险,汽油是极易挥发的液体,零下30摄氏度时,仍有可燃成分挥发出来。


目前动力电池在零下已经不能正常工作了。其正常工作的温度在30摄氏度作业。其火源的电芯是内部正负极短路而引发的。相比起来,汽油更容易自然。


④汽油、锂电池要持续燃烧必须具备链式反应

有焰燃烧都存在着链式反应。当某种可燃物受热时,它不仅会汽化,而且该可燃物的分子,会发生热裂解作用,即它们在燃烧前会裂解成更简单的分子。此时,这些分子中的一些原子间的共价键会发生断裂,从而生成自由基。它是一种高度活泼的化学形态,能与其他的自由基和分子反应,而使燃烧持续下去。


这就是说,汽油、锂电池开始燃烧以后,会有自由基产生,能持续燃烧起来。


三、为什么人们对传统汽车自燃不再十分关心了?

危险品的安全使用是工程师要完成的任务。提高汽车的安全性,通常的基本做法有,一是主动安全技术;二是被动安全技术。汽车的主动安全技术和被动安全技术的持续进步,传统汽车的安全性越来越高。


但是目前传统汽车自燃事情也经常发生,大众和媒体不在太关心了。主要是大家基本上是将这样的事情归纳为:一是产品质量有问题,是厂家的责任,二是驾驶人的责任,没有遵守交通规责后者没有定期保养。


四、为什么人们对电动汽车自燃却高度关注呢?

①电动汽车推广时间不长。人们对新产品的安全是不是可高靠,是自然的关心。产品层面就是电动汽车,而舆论层面说成是新能源汽车,什么是新能源汽车?人们比较好奇;


②动力电池的基本知识普及不到位,大众有一种神秘感。大众还没有掌握其基本原理和相关知识。如何正确使用电动汽车,正确保养电动汽车,心里还没有底。


③产品层面还有缺陷。整车厂对动力电池工作原理、功能没有完成掌握。如产品层面的热处理功能还不完善。


④一些动力电池专家说,动力电池自燃后,目前没有相应消防产品,给大众造成了恐惧感。实际上,是一些动力电池专家对消防知识不了解。消防专家介绍说,动力电池自燃以后,是可以扑灭的。


五、如何持续提高动力电池的安全性?

①对目前体系的动力电池,要提高其安全性的基本途径,要提高产品质量的必须的,生产工艺必须到位。

②对目前体系的动力电池,整车企业,在整车上一定配有电池热管理系统,确保动力电池热平衡管理到位,有效控制热失控和热扩散。

③对现有体系电池,整车上一定要配有合格的消防器材。

④加快新系统电池的研发,主要是固态电池的研发。

 

 

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