行业周观 电动汽车带来消防安全新危机

消防员扑灭了特斯拉Model X熊熊燃烧的电池组,在特斯拉公司工程师移除了约四分之一的动力电池后,该车才被认定为达到安全标准,并由消防人员托离加利福尼亚州的高速公路。美国加州山景城消防部门安全公告称,消防员无法防止高能量密度,且高度易燃的锂离子电池再度燃烧。在这起车毁人亡的事故中,这辆特斯拉Model X已在24小时内两次着火。

电动汽车自燃事故较为罕见,但随着汽车制造商的电动汽车产量显著增加,对动力电池不稳定化学过程,以及对如何扑灭燃烧动力电池特殊培训的需求已经成为了一项全新的安全问题。扑灭燃油汽车的方法如果应用在电动汽车上反而会适得其反。

“我们正在未知领域中探索。”美国马萨诸塞州技术学会材料化学专家唐纳德·萨杜威说,“把70千瓦时电池组放在汽车与放在手机中的情况迥然不同。”目前,锂离子电池已经为小到个人电子产品,大到自行车等各种产品提供动能,随着锂离子电池的日益普及,其爆炸损毁后引发火灾的事件也逐渐频繁。

连同去年的火灾事故一道,美国国家运输安全委员会(NTSB)已经对最近两起特斯拉起火事故展开深入调查。5月8日,美国佛罗里达州劳德尔堡的一起事故中,两名18岁的孩子也因特斯拉起火事故丧生。美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)称,其正在收集近期事故的信息。

但是电池起火的问题并不新鲜。NHTSA对过去电池起火事件进行了回顾,包括2011年,通用汽车公司雪佛兰沃蓝达(Volt)就在该机构对该车进行碰撞测试后的数周遭遇起火事故,前菲斯科(Fisker)和三菱汽车公司等汽车制造商也曾有过电池起火事故。

值得注意的是,可反复充电的锂离子电池的零部件造成了车的易燃。不同于汽油点燃前需要火花,锂离子电池中包含其自身的点火系统,当锂离子电池短路时,大量存储的能量会转化成为热量和火花。同时,锂离子电池含有的溶剂成为火灾强力的燃料,氧化的金属则为火焰的生成提供氧气,过程复杂难以扑灭。“这是锂离子电池老生常谈的问题了。”美国匹兹堡大学研究电池化学的工程学教授普拉桑特·库姆塔说。

“虽然在确保电池正常运行和充电时的安全表现方面,动力电池产业取得了重大进步。但是一旦电池在暴力撞击后四分五裂,那我们能做的事情就不多了。”库姆塔表示,在一种被称为热逃逸的现象中,短路的电池将一直产生更多的热量,这创造了一个起火的连锁反应,让毗邻的电池产生更多的热量。“这基本上就像是放鞭炮一样,”他说,“一个单体电池着火了,紧接着下一个着火,不久后所有的电池都着火了。”

美国全国消防协会最新数据显示,2015年,美国共有17.4万起机动车起火事故,造成445名人员死亡。人们对特斯拉几起相关起火事故的关注也不由得迁延到其他数千起汽车火灾事故中。特斯拉首席执行官伊隆·马斯克在2013年的微博中发文称,一辆传统燃油汽车起火的风险要比一辆特斯拉Model S高四倍。但对近期发生的事件,特斯拉并未作出回应和评论。

在2011年提到雪佛兰纯电动车沃蓝达(Volt)起火事故的新闻稿中,NHTSA并不相信电动汽车会比其他汽车更容易起火。在这起火灾之后,NHTSA对沃蓝达的电池组进行了一系列测试。该机构报告称,在对各种类型交通事故中的6种情形进行模拟后,产生了两起电池起火事故,而当时的碰撞记录调查并没有找到导致其他电动汽车起火的证据。

然而,美国政府鲜有关于电动汽车发生火灾的数据,这让其了解问题的严重程度变得困难,汽车安全中心宣传组执行董事杰森·莱文说,“关于这几起火灾事故最让人头疼的几件事情之一是缺乏可用的和可量化的数据,而这些数据将会帮助那些牵涉其中的人。”这不仅让电动汽车和燃油汽车火灾事故比对变得困难,还让特斯拉、雪佛兰Bolt、日产聆风(Leaf)、宝马i3等装配锂离子电池的电动汽车间关于火灾可能性和严重程度的比对无法实施。

尽管如此,锂离子电池组发生火灾时的强度却成为一个不予争论的事实。2016年11月3日,美国印第安纳波利斯的消防员接到了一起救援任务,一辆特斯拉Model S以高速撞向一棵树和一座建筑。根据现场新闻记者拍摄的视频来看,电池爆炸并射向天空犹如一场焰火表演。不幸的是,这场事故中乘员全部遇难。据警方描述,在美国佛罗里达州劳德尔堡的撞毁事故中,一辆特斯拉撞向混凝土墙,随后起火,两名年轻人身亡,另外一名受重伤。现场视频显示,火焰吞没了整辆Model S。

“NTSB在调查新兴运输工具科技方面拥有悠久的历史,比如民用航空领域锂离子电池火灾。”NTSB主席罗伯特·萨姆沃特在一份声明中称,该机构将正式开展调查。

山景城Model X猛烈撞击了高速公路混凝土路障的一侧,车辆前部已经截断,并损伤了位于地板下面的电池组。在消防员抵达前,大半个车体已陷入火海。主管人员胡安·迪亚斯补充道,约两分钟后,火焰熄灭。但是驾驶员沃尔特·黄不幸遇难。

“山景城坐落于硅谷,此地电动汽车盛行,2014年特斯拉就在该地区附近的费里蒙特工厂对消防员进行了电池灭火培训。”迪亚斯说。然而,该事例也表明,关于电池起火造成的独有的火灾问题,消防部门还需要更多的培训。根据迪亚斯描述和现场图片来看,消防团队使用混合着化学制剂的水来扑灭火焰,该化学制剂会产生泡沫,而这种泡沫设计之初是用来扑灭汽油火焰的。然而,美国国家消防协会(NFPA)并不推荐使用泡沫对电池进行灭火。NFPA的指南上就要求采用数千加仑的大量淡水进行电池灭火,使用水将有助于冷却电池温度,而这也是阻止火灾蔓延的关键。

“消防员担心电池会持续发热,造成电击的风险,消防员特意叫来了特斯拉的工程师,工程师从事故车辆上共移除了约25%的动力电池。”迪亚斯说,“幸亏事发现场离特斯拉工厂并不远,才让该方案可行。”由于随着气体从电池组外泄,电池持续发出爆裂和嘶嘶的声音,消防团队一直伴随着拖车将事故车辆运送至废品回收场。在路上电池并未重燃,但在接下来的24小时中电池又起火了不止两次,并在6天后再次起火。在电池安全之前,消防团队不得不将电池剩余部分的电荷全部放干净。

目前,科学家正在致力于研究锂离子电池的配方,以降低电池起火的几率,并找寻让动力电池壳体更加耐冲击方式,国际先进技术电池联盟的贸易组顾问约翰·华纳说。到那时候,就需要培养更多消防员和其他紧急救援人员了。

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