锂电池的“火”你懂吗
发布时间：2020/04/28 10:40:00 访问量：2813 次
5月1日，《北京市物业管理条例》将正式实施。该条例规定：业主、物业使用人、物业服务人等不得违规私拉电线、电缆为电动汽车、电动自行车、电动摩托车和电动三轮车等充电。
今天，充电电池已成为我们生活的一部分，使用充电电池风险多大？如何正确使用、科学处置充电电池相关问题？为此，本报采访了亚澳火灾科学技术学会副主席、中国科学技术大学教授孙金华。
《中国科学报》：我们不时看到电动自行车或手机电池爆炸起火的报道，从你的研究和了解看，使用充电电池是否存在危险？
孙金华：充电电池中用得较多的锂电池是从上世纪90年代才开始进入产业化应用，现在使用范围越来越广，从相机、手机、笔记本电脑，到电动自行车、电动汽车，甚至电动船、电动机车、电化学储能电站等。可以说，我们的生活已经离不开锂电池了。
今天我们之所以看到锂电池起火的报道越来越多，其中有三个方面的原因。一是由于锂电池的使用领域不断扩展，使用量显著增大，即便是锂电池火灾发生概率没有增加，数量也会明显增加；同时，电池容量越来越大，其应用场景也从原来的单体电池发展到现在的电池模组，乃至多个模组的组合。电池容量越来越大，发生事故的后果也越来越严重。二是锂电池作为动力源装载在电动摩托、电动自行车、电动汽车上还是新生事物，受到的关注度比较高，一旦发生事故更容易被注意到。以新能源汽车为例，从万辆汽车着火事故的统计概率来说，其概率比燃油汽车更低，但人们的感觉反而是新能源汽车更易发生着火事故；三是网络时代信息传播速度非常快，尤其是灾难事故类的新闻传播得更快。所以我们会感觉锂电池事故很多，但这并不代表锂电池更危险，从技术上来说，只要是正规厂商的合格产品，锂电池的安全性是可控的，风险也在可接受范围之内。
这并不是说锂电池在安全性上就没有提升空间了，人们还在努力，从电池的安全设计、电极材料、电池的装配工艺等方面，可以进一步提高其安全性。同时，产品在消费者手中，通过规范使用也可以降低事故发生概率。
《中国科学报》：前段时间，网络上有空姐用矿泉水和咖啡浇灭自燃充电宝的视频，对其灭火方式也有些争议。从锂电池的结构原理看，这一灭火方式是否科学。一旦出现这类事故，我们应如何科学处置？
孙金华：处置锂电池着火，要从具体的场所、场景和起火对象来决定用什么扑救方法。从锂电池的结构特性来说，电池充放电会发生锂离子的迁移、脱嵌等物理化学过程，即便是正常的使用过程也会产生热量，在一些非正常使用情况下（过充过放）产生的热量会很大，如果这些热量不能及时散发出去，就会导致电池温度升高，当升温到一定程度后会破坏电池结构，使其中的隔膜（分离正负极，根据材料不同，耐温在90℃至120℃之间）融化，造成短路，同时产生大量的热。这时电池内部的电解液、溶剂等物质会产生化学反应，产生大量热量和气体，使电池内部温度进一步升高、压力增大。当电池的泄压阀承受不住压力时，就会喷出可燃气体，高温可燃气体与空气中的氧混合，就会起火甚至爆炸。
从灭火过程来说，我们灭的是电池外部气相的明火，但即使扑灭明火，电池内部的化学反应还在进行。如果不能阻止化学反应，电池很快又会复燃，这也是电池起火不好控制的原因。所以，灭火时首先是扑灭外部明火，同时让电池快速冷却。温度降下来，就能减缓反应速度或终止化学反应。
充电宝属于单体电池，自燃时用水浇灭是合理的处置方式。因为水既能把气相的火灭掉，又能给电池降温，让电池内部的化学反应停止。但如果是电动汽车、储能电站这种由大量电池串并连形成的电池模组，其输出电压有几百伏，水浇到上面会造成电池外短路，在电池模组间产生大电流，瞬间产生大量的热，反而可能会引发更大火势。如果大的电池组模起火，最好使用不导电、能迅速灭火又能对电池降温的特殊灭火药剂来灭。
《中国科学报》：我们日常使用充电电池时有哪些事项需要注意？
孙金华：首先，购买电动自行车、电动汽车时要选择正规厂家高质量的产品，正规的电池内部有相应的保护措施。比如现在电动汽车有热管理系统，会把充放电过程产生的热量导走。其次，使用时避免过充过放，包括超长时间充电、大电流、高电压充电等情况发生。也就是说要使用配套的、正规的充电设备，规范的充电设施、充电桩，充满后会自动断电保护，能有效降低事故概率。此外，电动摩托，电动自行车等使用中要尽可能避免碰撞，尤其是注意对电池的保护。挤压、碰撞，或钉子、钢丝等刺入电池，都有可能造成隔膜损坏，发生短路，从而发生火灾事故。
另一方面，过充过放即使没有造成火灾，也会损坏电池，使其容量和寿命迅速衰减。同时，私自拉线容易引发线路起火、漏电等事故。从这个角度说，北京市这个管理规定非常必要。
