电动车起火之后的毒性一直没有人分析,也没有人提及,就好像这事情不存在一样,而且大家如此一致的缄默,这令我忍不了。今天,就给大家讲讲电池起火的毒性,以及部分解决方案。
很多人在看到电动车起火后,第一时间不是逃跑,而是掏出手机来拍短视频,这就很离谱了。因为当你了解过电动车起火后的毒性后,不光不会去拍短视频,这辈子你都不想再接近起火的地库了。现如今锂离子电池起火后的毒性可以说是堪比砒霜,本期我们就从人员安全角度阐述一下锂电池燃烧后的析气机理和毒性。
一、不同温度下燃烧的部件
首先,电池燃烧时释放的大量热量和气体一般是来自不同电池内部结构的,比如 90-120 度是 SEI 膜的分解反应,100-350 度大概是负极和电解液的反应,而电解液自身就可以在 110 度 -300 度自燃,温度再高一些周围壳体甚至压铸铝电池包都会热溶解发生燃烧。最关键的是上述反应既不按照固定顺序发生,也并非独立燃烧,这种反应是无序的。
二、热失控后哪些气体析出?
其次,锂电池燃烧热失控之后,主要有四大气体对人体危害非常大,分别是一氧化碳、二氧化硫、氢氟酸和磷酰氟(Lín xiān fú),一氧化碳密闭空间直接缺氧死了这个没啥说的,二氧化硫对人体伤害极大,锂电池中的氯化亚硫与水接触后,在生成盐酸和二氧化硫的同时释放热能,如果烧了会有大量二氧化硫出现,不仅会让呼吸道中毒,闻多了,肝、肾、心脏都会衰竭,金属粉尘尤其是氧化铁再一催化,还容易形成三氧化硫,与水蒸气结合直接就是硫酸雾,所以地库烧车非常危险,短时间内逃不出来直接就毁容了。氢氟酸和磷酰氟更狠,前者虽然是弱酸但具有极强的腐蚀性(酸性和腐蚀性解耦的),后者化学式是三氟氧磷,可以理解为六氟磷酸盐逆反应的产物,主要来自电解液的燃烧,这种有毒气体直接会导致人体中枢神经永久的麻痹。所以看完这一期,我们要多关爱一下消防员的同时,你也要知道,气体在无风状态下,半径一百米内都是危险区域,所以在出现电动车火情时,麻烦各位有多远跑多远。
三、如何解决电池燃烧?
那么,目前厂家是怎么来试图解决安全问题的呢?其实电池一旦烧起来无法解决,只能做到尽可能少的燃烧,或者退而求其次,减少其燃烧范围。
老王查阅了这篇论文,大家可以看一下【Strategies to Solve Lithium Battery Thermal Runaway: From Mechanism to Modification】作者是【Lingchen Kong, Yu Li & Wei Feng】文中提到一个概念,可以根据电池热的来源,将其分为可逆热和不可逆热。
此外,过多的热量产生会产生深远的影响,包括热失控、容量损失和电气不平衡。学术上倾向于重点讨论各种电池组件(阳极、阴极、电解质和隔膜)的设计和修改策略。
而工程上则强调利用材料抑制热失控。比如目前主要的手段就是把电芯用气凝胶互相隔离开来,单个燃烧后的温度被气凝胶吸收隔绝。下图是论文【Research Progress in Thermal Runaway Vent Gas Characteristics of Li-Ion Battery】提到的使用气凝胶毡与 PCM 结合进行电池模块的防火隔离示意图,
作者我贴在下面了,这篇论文具有非常好的前瞻性和工程引导意义。
比如小米汽车发布会就特别提到了气凝胶,他们的气凝胶片数并非行业第一,这个之前我们讲过,但这个方向是对的。传统电池模组采用的是 PP 聚丙烯或 PVC 聚氯乙烯这样的阻燃隔板将电池单体隔开,只是难燃材料,并没有起到热隔离作用,温度过高依旧会溶解和着火。而二氧化硅气凝胶是一种多孔性固体材料,导热系数更低,还有保温效果。
结论
其实大家也能看到电动车发展还远未成熟,电池还需要经历很多技术进步才能真的让用户放心使用,所以现在电动车保值率依然这么差,而且电动车保值率的差是真的差,燃油车保值率差是因为国内产业自断臂膀,两种都很差,但差的原因不一样,你说对么?