电动车入户充电引发爆炸!拆掉这颗定时炸弹,应该如何做?

9月20日凌晨 , 北京通州一居民家中因电动自行车电池入户充电引发火灾 , 造成5人死亡 。
此类新闻 , 近年来屡屡出现 。 上海市消防救援总队火灾调查处周明川介绍称 , 截止2021年8月 , 上海市已发生500起电动自行车造成的火灾事故 , 有10人在事故中死亡 。
电动车入户充电引发爆炸!拆掉这颗定时炸弹,应该如何做?

电动自行车电池着火|新闻画面
而据应急救援部公布数据 , 2021年1~7月间 , 我国共发生6462起电动自行车引发的燃烧事故 。
为什么电动自行车引起的火灾如此密集且严重?应当怎么做才能减缓甚至避免电动自行车事故?
【电动车入户充电引发爆炸!拆掉这颗定时炸弹,应该如何做?】电动自行车电池的燃烧为何难以避免?
目前 , 电动自行车、尤其是高端电动自行车 , 主要使用锂离子电池(为避免歧义 , 下文“电动自行车电池”均指“电动自行车锂离子电池”;文中的“电池”也仅仅代表“锂离子电池”) 。
电动自行车用的锂离子电池按照正极活性物质来区分 , 主要有三元(Li(NixCoyMn1-x-y)O2)、磷酸铁锂(LiFePO4 , 俗称铁锂)和锰酸锂(LiMnO2)三种 。 无论哪种体系的锂离子电池 , 都是应用有机可燃电解液的含能体系 , 都有发生剧烈氧化还原反应进而燃烧爆炸的潜在可能 , 实测爆炸的能量密度达到TNT的1/5到1/8 。
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电池性能退化和外部滥用造成热失控机制示意图|参考文献[1]
锂离子电池自引发热失控(thermalrunaway,简称TR)可以在《电动车锂电池爆炸 , 现在技术能制止吗?不能!》中深入阅读 。 而电动自行车电池的燃烧之所以难以避免 , 归根结底是概率问题 。 首先 , 电池本征特性是易燃;其次 , 电动自行车电池生产企业产品质量控制及安全技术尚未达到行业最高水平 , 因此就在一定程度上提高了电动车电池安全事故的发生几率 。 具体来说 , 由于无法保证每一只电池相互之间在多尺度下性质完全一致——总有数百万分之一的电池在使用过程中优先于其他电池性能劣化 , 并最终发生自发性热失控 。
因此 , 电动自行车是有可能发生热失控 , 在非外力碰撞、滥用的情况下着火并引发火灾 , 这是个概率论的问题 。 当电动自行车保有量已超3亿并以每年30%速度高速增长时 , 少数发生燃烧事故就是必然 。
另有一个问题相信大多数读者也注意到了——电动自行车燃烧的事故率是高于电动汽车的!
为什么电动自行车电池事故率更高?
据北京理工大学电动车辆国家工程实验室孙逢春院士介绍 , 2019年电动汽车燃烧事故率为万分之0.49 , 乍看是略低于电动自行车万分之一的事故率的 。
但不要忘了 , 电动汽车平均的电池装配量(基于容量)要比电动自行车高20倍以上 。 也就是说 , 对同样体量的电池来说 , 电动汽车的电池要比电动自行车的事故概率低40倍以上 。
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电动汽车电池的可靠性比电动自行车电池好得多|Pixabay
这个数字是不是有些惊人?电动汽车的电池可靠性是好于电动自行车电池的 。
最直接的原因是电动汽车对电池可靠性的要求非常明确 , 一般要求能满足5年以上的使用寿命(剩余容量低于初始容量的85%) , 或电池能够深度充放电不低于1500次 。 与之相比 , 电动自行车电池的寿命通常为3年左右 , 实际的深度充放电寿命200次左右——这显然是两种定位不同的电池系统 。