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又一辆新能源车“火了”!我该怎么选车?

上海科技馆
上海科技馆是综合性自然科学技术博物馆,被评为国家一级博物馆。
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近年来,随着新能源车的普及,新能源车自燃相关的新闻也在逐渐增加。

上周,南浦大桥上一起新能源车自燃事件,引起了公众广泛关注。现场浓烟滚滚,起火车辆被烧成了空壳,南浦大桥浦东往浦西方向的交通一度中断。

图源:看看新闻

新能源车凭借着节能环保、没有出行限制等优点吸引了不少需要购车的朋友,但“自燃”的安全隐患又让很多人望而却步。

新能源车为什么会自燃?如何避免事故发生?怎么挑选新能源车呢?今天,我们一起来聊聊。

01

新能源车为什么会自燃?

新能源车自燃事故大多是由动力电池热失控引发的,造成热失控的原因十分复杂,机械损伤、工作温度不当和电滥用是常见的三种原因。

1)机械损伤

车辆碰撞是造成热失控的一个重要原因[1]。电池在受到挤压、穿刺[2]时容易发生短路,进而造成局部过热,甚至引发火灾。

2)工作温度不当

电池内部的电解液容易在高温条件下释放出大量气体和热量,为燃烧的发生提供条件[3]。

3)电滥用

电滥用包括过度充电和过度放电。过度充电[4]和过度放电[5]都会造成电池异常发热,可能造成电池自燃。

我们都知道,燃烧三要素是可燃物、助燃物(通常为氧气)和温度达到着火点。在以上几种情况中,锂离子电池温度不断升高,达到着火点后,电解液、隔膜等可燃物与氧气发生反应,会在极短的时间内和有限的空间中释放出大量能量和气体,极有可能引发爆炸。

4月16日,上海嘉闵高架一新能源轿车起火

图源:每日经济新闻

02

如何避免动力电池燃烧?

燃烧需要三要素同时存在才会发生,我们难以隔绝氧气,但可以从可燃物和温度两个方向入手,改善电池的热失控现象。

1)固态电解质

电解液的主要成分是碳和氢组成的有机物,容易与氧气发生反应,在燃烧的过程中扮演“可燃物”的角色。

固态电解质是众多车企和电池企业正在研究的新方向,固态电解质以固体的形式存在,不易燃烧[6],还能提高电池的能量密度[7],解决用户的里程焦虑问题。目前,全固态电池的应用仍存在困难,但许多企业都在积极生产过渡时期的产品——半固态电池[8]。

固态电池的结构示意图

图源:参考文献[9]

2)电池管理系统(BMS)

电池管理系统可以实时监测电池的电压、电流和温度,在过充、过放、过温、欠温时提供保护[10],确保电池在安全的条件下高效工作。

研发人员正在努力提升动力电池的安全性,作为普通消费者,我们能做的是:

1)正确使用电池,及时充电,并在充电结束后尽快拔下插头,避免过度充电;

2)安全驾驶,避免车辆受到撞击;

3)如果电池正在燃烧,请尽快逃离现场,并拨打火警电话119,切勿自行灭火,以免造成人员伤亡。

03

如何挑选新能源车?

从电池的实用性和安全性出发,在挑选新能源汽车时,可以注意以下几点:

1)续航

建议根据实际需求购买合适续航里程的新能源汽车,纯电动车续航里程越长,电量越高,如果发生自燃也会更剧烈、更严重。

2)快充

快充和超快充虽然能节省时间,但是充电速度快,会对电池寿命造成负面影响。如果车辆有快充和一般充电两种模式,建议能不快充就不快充,急需时再快充。

3)电池寿命

从材料角度来讲,磷酸铁锂电池的循环寿命比三元锂电池寿命更长、更安全。但是磷酸铁锂电池能量密度比三元锂电池要低,同等重量下,三元锂电池的车续航更长。

4)安全性

车辆需要满足国家标准(如《电动汽车安全要求》、《电动汽车用动力蓄电池安全要求》),以确保安全性。另外,汽车上整个电池包的外壳越坚固越好,坚固的外壳能有效降低外力损伤电池。

当然,不管是新能源车还是油车,安全驾驶永远是第一位。防患于未“燃”,遇到事故冷静处理,可以很大程度降低风险事故造成的损失。最后,祝大家可以买到合适的爱车。

参考文献
[1] SHAN T, WANG Z, HONG J, et al. Overview of “Mechanical Abuse-thermal Runaway” of Electric Vehicle Power Battery and Its Safety Prevention and Control Technology [J]. Journal of Mechanical Engineering, 2022, 58(14).

[2] LIU B, YIN S, XU J. Integrated computation model of lithium-ion battery subject to nail penetration [J]. Applied Energy, 2016, 183:278-289.

[3] 于秩祥. 电动汽车动力电池热失控故障诊断研究 [J]. 汽车科技, 2023, (2):48-55.

[4] REN D, FENG X, LU L, et al. Overcharge behaviors and failure mechanism of lithium-ion batteries under different test conditions [J]. Applied Energy, 2019, 250:323-332.

[5] GUO R, LU L, OUYANG M, et al. Mechanism of the entire overdischarge process and overdischarge-induced internal short circuit in lithium-ion batteries [J]. Scientific Reports, 2016, 6(1).

[6] TAKADA K. Progress and prospective of solid-state lithium batteries [J]. Acta Materialia, 2013, 61(3):759-770.

[7] WANG C, FU K, KAMMAMPATA S P, et al. Garnet-Type Solid-State Electrolytes: Materials, Interfaces, and Batteries [J]. Chemical Reviews, 2020, 120(10):4257-4300.

[8] 人民网. 固态电池赛道持续火热[EB/OL].(2024-2-26)[2024-3-7]. http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2024-02/26/content_26044994.htm

[9] XU L, TANG S, CHENG Y, et al. Interfaces in Solid-State Lithium Batteries [J]. Joule, 2018, 2(10):1991-2015.

[10] PAKDEL R, YAVARINASAB M, ZIBAD M R, et al. Design and Implementation of Lithium Battery Management System for Electric Vehicles [M]. 2022 9th Iranian Conference on Renewable Energy & Distributed Generation (ICREDG). 2022: 1-6.

作者:张嘉韵,复旦大学材料科学系直博生,研究方向为锂离子电池正极材料

策划:华文怡

编辑:小叮当

鸣谢:苏州科技大学材料科学与工程学院 教授 马汝广 为本文提供科学指导

题图图源:新民晚报

评论
金钱草.
庶吉士级
不管怎么选择,安全系数永远是第一位的。愿大家早日拥有自己喜欢的爱车,安全驾驶,做文明司机!
2024-05-12
冲冲
大学士级
过度充、放电都会造成电池异常发热,可能造成电池自燃!当然我们合规使用就好!
2024-05-12
科普科普知识的摇篮!
太师级
新能源车自燃事故的发生,大多是由动力电池热失控引发的,造成热失控的原因包括机械损伤、工作温度不当和电滥用。为了预防自燃,购买自己的爱车,在选择新能源车时,需要注意续航、快充、电池寿命和安全性等方面,以确保行车安全,毕竟安全是第一位的。
2024-05-12