近段時間有關電動車自燃的報導,高頻率出現在各類媒體之上。「新車新技術」也先後報導了特斯拉和蔚來的兩款電動車自燃的事件,雖然還沒有明確的事故調查報告,但鋰電池是現在的頭號「嫌疑犯」。今天我並不是要對事實原由進行猜測,而是想講講鋰電池的故事,聊聊它的是是非非。
在講故事前,有必要先大致說明一下鋰電池。嚴格意義來說,我們現在手機、電腦、電動汽車裡的鋰電池,應該叫做鋰離子電池,因為電池中沒有金屬鋰,只存在鋰離子。
充電池時,鋰離子從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,負極處於富鋰狀態;放電時則相反。可以把鋰離子理解成勤勞的工人,負極是他們的住所,正極是工作的工廠。充電時工人們從工廠回到家裡休息;放電時則從家裡前往工廠工作。
至於鋰離子電池的結構,有點像我們日常吃的花卷,先把面擀平了,然後在上面撒上蔥花,最後把它捲起來。鋰離子電池呢,最下面是一層銅箔,之上是一層石墨,再往上是絕緣層,最上面的是鋰離子材料。
其中,銅箔和石墨是負極,鋰離子材料是正極。然後把這些東西像做花卷一樣捲起來就是電池了,當然其中還有很多細節,比如添加電解質、導電劑、粘合劑等等,這裡就不細說了。總之,只要記住正極、絕緣層、負極,這三層結構就可以了。
好了,了解了鋰離子電池的基本知識後,可以進入正題了。雖說電動汽車在現在算是個新鮮東西,但是鋰離子電池早已進入我們生活很多年,其中也發生過許多的事故。其中最耳熟能詳的便是三星Galaxy Note7「爆炸門」事件,這件事現在已經塵埃落定,並且有了明確的事故原因——手機設計缺陷。
先前說到鋰離子電池是正極、絕緣層、負極這三層結構,其中絕緣層要比正、負極略短一些,這是因為要留有一定的空間布置引角。正常狀態下,正、負極肯定是被隔開的,但如果收到外力,或者電池布置不合理,那么正、負極就有可能發生接觸,再然後就是短路、起火。
Galaxy Note7手機的背面是弧形的,在弧形的頂端電池被壓得很緊,這就增加了短路的風險。更加糟糕的是,三星在生產Galaxy Note7時更換了電池供應商,用的是三星自己的電池。而新電池要比原先設計的電池大了一點點,這就樣本不富裕的空間更加侷促,稍有不慎就會發生自燃起火的狀況。
三星「爆炸門」最大的一次事故是,2016年10月5日,美國西南航空994航班因三星Galaxy Note7爆炸起火燃燒。所幸當時飛機還在地面,沒有造成人員傷亡。此後,Galaxy Note7便不再被允許帶上飛機。
994航班是幸運的,發生火災時它不在天上,而美國聯合包裹運輸公司(UPS)6號班機就沒那麼幸運了。2010年9月3日,一架滿載貨物的波音747貨機,從杜拜起飛前往科隆。剛剛起飛20分鐘,駕駛室內便發現了煙霧,而後煙霧越來越濃。儘管兩位飛行員奮力搶救,尤其是副駕駛,在機長被濃煙嗆倒、通訊不暢、駕駛艙內能見度幾乎為零、多項控制系統失效的情況下,依舊嘗試駕駛飛機迫降。遺憾的是飛機最終還是拖著濃煙,一頭扎向了地面,沒有人倖存。
這起空難的元兇就是貨倉內的鋰離子電池,它們發生了爆炸。儘管747貨倉內有防火措施,但鋰離子電池燃燒起來溫度極高且猛烈,瞬間就突破了防火層,導致飛機多項操控系統失效。這起空難後,鋰離子電池被列入了危險品行列,需要用特製的貨倉來運輸。到目前為止,鋰離子電池快遞在國內依然不能空運。
其實在生活中,我們也經常聽到充電寶、手機等電池燃燒的新聞,不管是短路造成的,還是充電造成了,至少說明了鋰離子電池是件易燃品。
寫在最後
至於現在的電動車,對於消費者,除了考慮實用性之外,鋰離子電池的安全性一定要納入考慮範圍。對於電動車廠商,需要完善電池管理系統,一旦發生短路或者其他危險,要有系統的處理機制。對於市場管理者,則需要從以往鋰離子電池的事故裡,總結出一套完善規範。