电动车为什么容易自燃?真的如此可怕?

人们说起电动车,很容易谈“锂”色变,特斯拉在全球已经发生过多起碰撞自燃的事故,使得大家对于电动车的安全心生疑虑。在2017年的时候,前Top Gear主持人理查德·哈蒙德驾驶Rimac Concept One电动超跑时就发生严重车祸,并且当时车辆发生了自燃,哈蒙德差一点儿就离我们而去了。

但是电动车的这么容易发生自燃?真的如此可怕?

我们先不下定论,先来了解一下,为什么锂电池“容易”发生自燃。

锂电池为什么自燃 ?高中学时候我们都做过锂Li的试验,把锂投入到装有水的烧杯里,锂会与水发生剧烈的反应,释放出氢气。锂金属活动性强的金属极易发生自燃的反应,下面我们来看一下锂与水(或空气中的水)发生化学反应的方程,和锂与氧气发生反应的方程。

2 Li + 2H2O = 2 LiOH + H2↗

4Li + O2 = 4LiO2

锂与水反应生成氢氧化锂和氢气,并且释放大量的热,当这个温度达到氢气的燃点570摄氏度的时候,就会发生燃烧或爆炸。如果在相对密闭的电池组,这种反应将会更加剧烈,尤其是会造成整个电池组的连锁反应,最后变成熊熊大火。

前面所说的是理论条件下,锂天生容易发生自燃,而在锂电池中,锂离子处在稳定态。之所以自燃,主要是是由于电池被破坏。

1、金属凶器造成电池短路,这个很好理解,相当于金属器具形成了回路使得电池短接。

2、外力破坏造成隔膜损坏导致电池短路。直流短路时发热巨大,造成电池热失控,热失控时会在毫秒级时间内温升至300摄氏度以上。钴锂和三元的热失控温度均低于300摄氏度,锰锂约400摄氏度,铁锂最高为700摄氏度。

锂电池内最主要的易燃物其实是电解液,电解液燃点约130摄氏度。实际上各家产品里都有阻燃剂,可以尽量减少这种情况的恶化,目前发生的自燃事件大部分是因为电池组遭到破坏,电解液流出导致的。

正因为存在这样的安全隐患,所以国标针对电动车电池组进行了严苛的测试。

目前的技术主要是三元锂电池技术为主,国标GB/T31484、GB/T31485、GB/T31486已经对电动车电池部分有了颇为严格的测试标准,我们熟知的是碰撞、挤压、浸泡、火烧测试,这些测试就是针对电动车可能会遇到的状况进行严苛测试。

我们以“单体抗压”举例,首先电池线充满,然后垂直于电池极板以5mm/s的速度挤压,如果电压达到0V或者形变量达到30%或达到200K牛(相当于20吨的压力)后停止,观察一小时,检测电池是否发生自燃。除次之外还有最为刺激的穿刺试验,工程师分别以10mm/s、250mm/s的速度往电池里敲钉子,我会告诉你做这个试验真的会起火么!于是工程师用金属保护壳来防止此类事故发生。不过目前国标里暂时取消了这项测试。

买电动车附送“底盘装甲”

说出来你可能会很惊讶,电动车的整车安全性远超同价位的汽油车(前提是电动车平台)。为什么这么说?拿特斯拉举例,首先电芯级别就有安全设计,电池包就是上面我们所提的进行了挤压、碰撞、跌落测试。最重要的就是特斯拉底盘进行了高强度强化,首先要应对的就是底盘下方的穿刺,然后整个底盘都要进行强化,以承受超过600kg的电池组重量和应对侧面和正面的撞击,防止电池包的挤压变形。我们从图上可以看出特斯拉MODEL S有明显的碰撞吸能结构,同时强化了侧边梁和横梁。

总结:

诚然,目前来说电动车仍存在电池组因为外力破坏造成自燃的风险,但是这种风险非常的小,理论上跟燃油车油箱爆炸的可能性接近。随着国标标准的不断升级,和电动车厂商技术的不断革新,相信电动车的安全性会远超燃油车。

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