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5月1日,《北京市物業管理條例》將正式實施。該條例規定:業主、物業使用人、物業服務人等不得違規私拉電線、電纜為電動汽車、電動自行車、電動摩托車和電動三輪車等充電。
今天,充電電池已成為我們生活的一部分,使用充電電池風險多大?如何正確使用、科學處置充電電池相關問題?為此,本報采訪了亞澳火災科學技術學會副主席、中國科學技術大學教授孫金華。
《中國科學報》:我們不時看到電動自行車或手機電池爆炸起火的報道,從你的研究和了解看,使用充電電池是否存在危險?
孫金華:充電電池中用得較多的鋰電池是從上世紀90年代才開始進入產業化應用,現在使用范圍越來越廣,從相機、手機、筆記本電腦,到電動自行車、電動汽車,甚至電動船、電動機車、電化學儲能電站等。可以說,我們的生活已經離不開鋰電池了。
今天我們之所以看到鋰電池起火的報道越來越多,其中有三個方面的原因。一是由于鋰電池的使用領域不斷擴展,使用量顯著增大,即便是鋰電池火災發生概率沒有增加,數量也會明顯增加;同時,電池容量越來越大,其應用場景也從原來的單體電池發展到現在的電池模組,乃至多個模組的組合。電池容量越來越大,發生事故的后果也越來越嚴重。二是鋰電池作為動力源裝載在電動摩托、電動自行車、電動汽車上還是新生事物,受到的關注度比較高,一旦發生事故更容易被注意到。以新能源汽車為例,從萬輛汽車著火事故的統計概率來說,其概率比燃油汽車更低,但人們的感覺反而是新能源汽車更易發生著火事故;三是網絡時代信息傳播速度非常快,尤其是災難事故類的新聞傳播得更快。所以我們會感覺鋰電池事故很多,但這并不代表鋰電池更危險,從技術上來說,只要是正規廠商的合格產品,鋰電池的安全性是可控的,風險也在可接受范圍之內。
這并不是說鋰電池在安全性上就沒有提升空間了,人們還在努力,從電池的安全設計、電極材料、電池的裝配工藝等方面,可以進一步提高其安全性。同時,產品在消費者手中,通過規范使用也可以降低事故發生概率。
《中國科學報》:前段時間,網絡上有空姐用礦泉水和咖啡澆滅自燃充電寶的視頻,對其滅火方式也有些爭議。從鋰電池的結構原理看,這一滅火方式是否科學。一旦出現這類事故,我們應如何科學處置?
孫金華:處置鋰電池著火,要從具體的場所、場景和起火對象來決定用什么撲救方法。從鋰電池的結構特性來說,電池充放電會發生鋰離子的遷移、脫嵌等物理化學過程,即便是正常的使用過程也會產生熱量,在一些非正常使用情況下(過充過放)產生的熱量會很大,如果這些熱量不能及時散發出去,就會導致電池溫度升高,當升溫到一定程度后會破壞電池結構,使其中的隔膜(分離正負極,根據材料不同,耐溫在90℃至120℃之間)融化,造成短路,同時產生大量的熱。這時電池內部的電解液、溶劑等物質會產生化學反應,產生大量熱量和氣體,使電池內部溫度進一步升高、壓力增大。當電池的泄壓閥承受不住壓力時,就會噴出可燃氣體,高溫可燃氣體與空氣中的氧混合,就會起火甚至爆炸。
從滅火過程來說,我們滅的是電池外部氣相的明火,但即使撲滅明火,電池內部的化學反應還在進行。如果不能阻止化學反應,電池很快又會復燃,這也是電池起火不好控制的原因。所以,滅火時首先是撲滅外部明火,同時讓電池快速冷卻。溫度降下來,就能減緩反應速度或終止化學反應。
充電寶屬于單體電池,自燃時用水澆滅是合理的處置方式。因為水既能把氣相的火滅掉,又能給電池降溫,讓電池內部的化學反應停止。但如果是電動汽車、儲能電站這種由大量電池串并連形成的電池模組,其輸出電壓有幾百伏,水澆到上面會造成電池外短路,在電池模組間產生大電流,瞬間產生大量的熱,反而可能會引發更大火勢。如果大的電池組模起火,最好使用不導電、能迅速滅火又能對電池降溫的特殊滅火藥劑來滅。
《中國科學報》:我們日常使用充電電池時有哪些事項需要注意?
孫金華:首先,購買電動自行車、電動汽車時要選擇正規廠家高質量的產品,正規的電池內部有相應的保護措施。比如現在電動汽車有熱管理系統,會把充放電過程產生的熱量導走。其次,使用時避免過充過放,包括超長時間充電、大電流、高電壓充電等情況發生。也就是說要使用配套的、正規的充電設備,規范的充電設施、充電樁,充滿后會自動斷電保護,能有效降低事故概率。此外,電動摩托,電動自行車等使用中要盡可能避免碰撞,尤其是注意對電池的保護。擠壓、碰撞,或釘子、鋼絲等刺入電池,都有可能造成隔膜損壞,發生短路,從而發生火災事故。
另一方面,過充過放即使沒有造成火災,也會損壞電池,使其容量和壽命迅速衰減。同時,私自拉線容易引發線路起火、漏電等事故。從這個角度說,北京市這個管理規定非常必要。