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可能很多人都看过这个新闻了,4月21日上周日,上海一小区地库的一辆特斯拉modelS发生自燃,从产生烟雾到迅速起火只用了4秒,并且殃及了停在两侧的一台奥迪和一台雷克萨斯。隔着视频我们都可以感受到,特斯拉起火时的威力是相当惊人的,那一辆这样的特斯拉有多惊人呢?我们来做一个换算。
我们最为熟悉的炸药材料是TNT,TNT当量是4.19兆焦每千克,那么新闻里的那台车和我眼前的这台一样,是75D,代表着充满电有75度电,算下来是兆焦的能量,相当于是64.4千克的TNT当量,等于是一个炸药包爆炸的威力。
这个能量用来炸楼的话,炸平我身边的这个房子问题不大,如果用这个能量来烧水的话,可以烧开将近1吨的水。
这个数值可能听着很吓人,但是我们来算一笔汽油的能量,汽油的热值其实明显会更高,是44兆焦每千克,假如是一个50升的油箱,那大约是36千克的汽油。所以一箱油大概有兆焦的发热潜能,要远大于特斯拉的兆焦。
但是大家记住一个差别,汽油仅仅是可燃物,是要和氧气反应才能产生那么多热的,所以即便汽油泄露了被火点着,那也是一个需要不停地有新鲜氧气补充进来才能继续反应,不管是通过降温手段还是隔绝氧气,都可以遏制住汽油的燃烧,所以这个兆焦并没有锂电池的兆焦可怕。
因为锂电池和TNT有一个相似的地方,他们把这些能量放出来几乎不需要氧气参与呀!这也就是采用三元锂电池的汽车一旦发生自燃,我们只能眼睁睁地看着它烧完。而且更可怕的地方在于,而且只要有一节电池出问题了产生高温发生燃烧,其他的电池就会连锁反应,就跟点着了串炮一样,停都停不下来。
那么,特斯拉modelS有多少节电池呢?大概是节的松下电池,采用的是圆柱体包装的电池,采用这个方案和当时最早特斯拉做电动车时,缺少配套的供应商有关,而这个松下的电池是属于我们淘宝都能买到的产品,同时这种电池质量还比较稳定。当然了,选用这种电池还有一个好处,就是由这么多节的电池组成的电池包,放电电流可以做到非常大,可以比较好地匹配modelS的大功率异步电机。
但是节电池意味着什么,意味着假如所有三元锂电池出问题的概率是一样的,那么这种圆柱体电池的方案比那种软包电池多个软包电芯的动力电池组,自燃概率要大80倍。这个假设不是很严谨哈,但是我是想说的是,要让个电池一个都别出问题,要比管控个软包电芯要困难多了。每一个电池单体都可能是引燃炸药包的雷管啊!
那么问题来了,有哪些原因会导致电池爆炸呢?
主要有这么几点:
1、电池内部短路,产生大量热,烧坏电池里的绝缘隔膜,然后产生更大面积的短路,电池的电解液受热以后分解产生大量气体并且把电池的外壳给炸开。
2、电池包内水分含量过高,水分过高会使电芯容量变小,容易过充产生气体,多次以后就也把电池外壳给炸开了,所以这些电池包一般都会设计平衡阀来排出水气。
3、电池负极容量不足,也就是电池性能不够好了,那么过充时容易在负极表面形成枝晶,多次充电循环生长开来以后容易刺穿隔膜纸,就产生短路。
4、长期过充,等于是电已经充满了,但是还顶着电压,过电流就会引起不必要的高温高压破坏电池。
上面这些原因,都可能引起热失效,也就是电池发热引起电池放电,电池放电导致更热的温度,由此正反馈下来最终就像是核弹的链式反应一样,能烧的东西全烧了。而且普通方式基本是没法扑灭的,用水,用干粉都扑不灭,只能等着火烧干净了才算结束。
这就是锂电池的特点,尤其是这么一大堆锂电池排在一起组成的动力电池包,一旦出现热失效,场面是难以控制的。
那难道说三元锂电的电动汽车就不安全吗?从发生自燃上的概率上来说,每百万辆电动汽车发生自燃的案件是36起,并不算高,甚至还明显要低于燃油车的自燃概率。但关键的问题是燃油车出现自燃状况,多多少少还是有办法遏制的,乘员也有更充裕的时间去反应,而锂电池一旦发生自燃,那如我们上面所阐述的,将是一个非常难以控制的局面。
关于安全,这似乎是一个风险大小和风险概率难以两全的选择题,但是彩蛋金有着他清奇的观点,想要知道的话,欢迎点开视频观看!
最后,特别感谢勇哥提供的车辆和酸菜鱼!
你会买一辆纯电动车吗?
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