给电动车在家充电如何降低安全风险?

时间:2019-11-03 10:42:08   热度:37.1℃   作者:网络

原标题:给电动车在家充电如何降低安全风险?

文 | 紫色石

通常所说的电动车也就是电动自行车或者电动摩托车(文中统一简称电动车)。在中国,拥堵的大城市,电动车的便利快捷优势非常明显,这就使得电动车在大城市更受欢迎,2018年国内电动车的保有量就达到了2.97亿辆。提醒大家最好不要在家里给电池充电,但受大城市住房的现实情况,很多人不得不在家里给电池充电,因此电动车电池的安全问题牵扯到了千家万户,本文的目的不是鼓励大家在家给电池充电,而是说不得不在家给电池充电时,我们如何把安全风险降到最低。

由于电动车的电池容量(10–20Ah),电压(48-72V),电流(10-20Ah)都远远高于手机电池,因此其安全隐患也就远高于手机电池。目前电动车的电池90%依然为铅酸电池,只有约10%为锂离子电池,但这一比例随着电动车2018年5月新国标的实施会迅速上升。因为铅酸电池主要由氧化铅、硫酸铅、稀硫酸以及增加导电的碳材料组成。在稀硫酸解质中这些物质显然都是不可以燃烧的,除非因为电池短路而引燃周围的其它可燃物,因此铅酸电池通常很难起火。

锂离子电池为什么在充电中容易发生爆炸起火了?这与锂离子电池本身的组成和特点有关。锂离子电池(消费者通常叫锂电池)由正极材料(金属氧化物和碳)、负极材料(石墨碳材料)、有机电解液(碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯等)、隔膜(聚乙烯PE和聚丙烯PP)、电解质盐六氟磷酸锂等组成。因为锂离子电池内部充满了极易燃烧爆炸的有机溶剂,特别是碳酸二乙酯与空气发生混合后,可在32摄氏度时就可以发生爆炸燃烧。

当给电池充电时,锂电池为什么会发生爆炸起火了?主要是两种原因,第一充电器失效,导致电池充满电后不能及时切断电源而持续充电;第二电池本身质量问题,发生电池内部短路。第一个原因通常导致电池充满电后继续充电,使得电池电压超过了安全电压,进而导致电池内部电解液发生分解,产生气体,当气压到一定程度时就会发生爆炸;一旦电解液喷出与空气混合就会立刻燃烧起火;第二原因是电池本身的质量问题,通常价格低廉的电池所用的材料都比较低劣,例如金属杂质含量过高。金属杂质通常会导致电池充放电时内部电流密度分布不均匀,随着循环次数的增加,特别是负极材料中金属杂质附近就会出现锂枝晶,而锂枝晶随着充电的进行会逐渐生长,最后刺穿电池隔膜。隔膜被刺穿后就会发生电池的内短路,而内短路会产生大量的热,当电池内部的热量聚集时,电池内部温度会持续升高;当超过80摄氏度时电池这种内短引起的自毁过程将进入了不可逆状态;温度就会加速上升,超过120摄氏度时即发生热失控,电池的隔膜开始发生大面积收缩,使得电池正负极大面积直接接触,更严重的短路迅速发生,此时电池内部的温度会在瞬间达到200摄氏度以上,电解液迅速大量气化,电池内部压力快速升高,从而冲开电池外壳,喷出的电解液气体则迅速燃烧,从而发生爆炸起火;热失控后到爆炸起火整个过程通常只需要大概几秒钟时间,所以这一过程非常的快。

为了降低在家充电发生爆炸起火的几率,建议按照以下方法去做:第一购买正规厂家的电池及充电器,充电时需要在通风和温度较低的地方进行,保证充电时产生的热量能及时散去;第二在家充电时不能靠近温度高的家电,例如冬天的暖气片,电暖器,小太阳等可能产生热量的家电;第三充电时电池周围应该远离可燃物,例如远离沙发,床铺,衣柜,以及其它木制家具等;第四白天在家充电时一定要有人值守,因有事离开家里时,应切断电源;第五晚上充电时最好在卫生间进行,卫生间因为可燃物很少,但应避免水撒落在电池和充电器上发生漏电事故。

如果在家充电时发生了爆炸起火怎么办了?第一,如果听到持续的和放爆竹一样的叭叭声音时,可以判断电池由18650或者21700钢壳圆柱电池组成的,此时应特别小心爆炸的钢壳可能会和子弹一样被射出;如有周围没有可燃物,就不要靠近试图灭火,以免受伤,等燃烧完毕就会自行熄灭;如果周围存在可燃物,则可根据电池的火焰喷射方向判断,电池会被向相反方向射出,避开这个方向直接用大量水给起火的电池降温,切记一定要是大量的水,在家通常可以用洗脸盆盛水两三次即可将着火的电池熄灭;第二如果是持续喷射火焰,并不持续发出爆竹声,则可以判断电池是由软包电池组成,这种电池内压很小不会发生严重的爆炸冲击,可以直接用大量的水浇灭;最后要说的是很多人都知道,锂电池遇水会起火爆炸,怎么又要用水来灭火了?这是因为家用的电池通常很小,只有0.5-1千瓦时,一般不会超过2千瓦时,所储存的能量非常小,而水的比热又很大,一脸盆水上去就可以把起火产生的能量吸收掉绝大部分,让电池温度迅速低于起火温度。

- 作者简介 -

紫色石,北京理工大学博士,先后在军用电源研究中心、中科院及锂电企业从事锂电研发。

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