一、二、三、四、五、六、七。
七秒,這是一台電瓶車從冒出白煙,到熊熊燃燒所需要的時間。
2021 年,類似的電瓶自燃事件在全中國發生了至少 1.8 萬次:有時在樓道、有時在街邊、有時在電梯,還有時,就在我們的家裡……
好好的一輛電瓶車,怎麼瞬間就燒光了?是什麼 "引爆" 了它?
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電瓶車 " 自爆 " 的主要元兇是電瓶,也就是電池。
正常情況下,電池是将化學能轉化為電能;但在一些異常情況下,電池的化學能會轉化為熱能,讓電池溫度快速升高,當溫度超過電池承受極限時,就會引發劇烈的氧化還原反應,放出更多的熱量。
而且溫度越高,反應越快;反應越快,溫度越高,由此形成惡性循環, 這個過程,叫做 "熱失控"。
熱失控的反應速率很快,能在很短的時間内,釋放出巨大的能量。
2020 年,黎巴嫩首都貝魯特發生的大型爆炸事故,就是因為港口存放的 2700 噸硝酸铵進入了熱失控狀态,把整個港口炸成了一個巨坑。
電瓶起火爆燃,也是因為發生了熱失控:電池首先會鼓包變形、冒出少量白煙,然後白煙越冒越多,接着在一瞬間迸射出火星、蹿出大量火焰,開始劇烈燃燒,同時伴随着爆炸和轟燃。
此時電池周圍的溫度,可以達到三四百攝氏度,不僅會燒傷人,還能快速引燃車體和輪胎等結構,釋放出大量有害氣體。
所以,如果是在狹小密閉空間内,不幸遭遇了電瓶熱失控,那麼裡頭的人不僅可能會被高溫燒死,還可能因為缺氧而悶死,或者被有害氣體毒死。
但好端端的一塊電池,怎麼就平白無故地熱失控了呢?
要回答這個問題,我們需要先簡單了解一下電池的基本原理。
目前市面上最常見的電瓶,主要是鉛酸電池和锂離子電池。其中锂電池能量密度更大,續航能力更好,目前應用更廣。但它,也更容易發生熱失控。
你看,在單個锂電池内部,存在着這樣一層隔膜,它負責将電池正極和負極隔開,避免正負極連通形成短路。
當電池放電時,負極一側的锂離子會通過隔膜,移向正極,形成電位差;但電池中的電子,卻被隔膜攔了下來,為了維持電荷平衡,電子隻能通過外部電路,從負極跑向正極,于是就形成了電流。
充電過程則相反:在外部電流的驅動下,電子流向負極,锂離子也通過隔膜移動到負極,重新儲蓄能量。
好,現在關鍵來了。
在充電時,負極附近的锂離子會不斷增加,但加着加着,它就會達到濃度上限,變為飽和狀态。
這時候如果繼續通電,過度充電,那锂離子就會以結晶的形式沉澱下來,在負極附近長出一叢叢像樹枝一樣的晶體。這些晶體越長越長,最後就可能刺穿中間的隔膜,讓正負極直接相連,形成短路,産生大量熱量。這些熱量,正是熱失控最初的的啟動能源。
随後熱量一傳十,十傳百,短短幾秒鐘内,整個電瓶中的所有電池就會全部炸裂。
所以過度充電,是電瓶熱失控最主要的原因之一。
根據消防救援局公布的數據,大約80% 的電瓶車火災事故,都是在充電時發生的;另一份論文也說到,大約 70% 的電瓶車火災,都發生在夜間到次日淩晨,這正是人在睡覺,電瓶在充電的時間段。
根據行業協會的建議,電瓶每次充電時間最好都小于 8 小時。所以如果在睡覺時給電瓶車充電,那千萬要注意安全。
就算沒有在充電時直接 " 引爆 " 電池,過度充電也會在電池隔膜上留下許多細小的創傷。然後日積月累,雖然表面堅強,但電池内部有可能已經處于崩潰邊緣。一點風吹草動、溫度變化,說不定就會讓隔膜破損,成為壓死駱駝的最後一顆稻草。
這也是為什麼在一些自燃事件中,電瓶車既沒在充電,也沒在騎行,隻是擺在路邊,或被人推進電梯,也會突然起火,釀成一場猝不及防的悲劇。
為了盡量避免過度充電引發的危險,如今的許多新型锂電池,已經裝上了專門的電池管理系統,保護電池,避免過度充放電,降低熱失控風險。
但壞消息是,如果不能規範使用,那再好的系統也白搭。
比如有人為了給電瓶車提高續航,會把原本的鉛酸電池,改裝換成動力更猛的锂電池。但這些車上的刹車輔助系統原本是為鉛酸電池設計的,它在刹車時會産生額外的能量回流,可能直接燒壞锂離子電池的電池管理系統,自廢武功。
實際上,根據我們收集整理的這些常見電瓶自燃原因,其中很大一部分都屬于不規範使用:比如私拉電線,使用不匹配的充電器,或是為了圖便宜買來" 三無 " 的劣質電瓶……
還有一些電瓶車使用方式,乍看沒什麼危險,而且非常常見——比如長期使用同一塊電瓶不更換,通過改裝增加電瓶的電池容量,或是解除電瓶車原本的限速——但其實它們也會增加電瓶自燃的風險。
所以各位騎電瓶車的朋友,日常一定要盡量避免過度充電,使用正規配件,能不改裝就不改裝,能在室外充電就在室外充電,盡量避免安全事故。
當然,我們也知道,這些正确的方案有時很難執行。
因為買更便宜的零件,或者改裝電瓶車,趁夜間充電,對很多人來說是無可奈何的選擇,25km/h 的速度上限,和 65 公裡的最大續航,對一些朋友來說真的不夠用。
一些電瓶車的用戶,不得不在使用需求、支出成本和安全性之間做出艱難的妥協。誰都知道加錢可以買到安全,但現實生活是如此複雜艱難,簡單的答案大多不現實。要徹底解決一個問題,解法往往要去問題之外尋找。