“爆脾氣”電池頻“發(fā)火” 新成果防患于未“燃”

　　近年來，電動自行車以便利性受到大眾青睞，但相關(guān)起火事故威脅著居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)國家消防救援局發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2023年全國共接報(bào)電動自行車火災(zāi)2.1萬起，比2022年增加17.4%。

　　電動自行車起火的直接原因多為電池故障。據(jù)北京市消防救援總隊(duì)近日通報(bào)，僅今年1月，北京市發(fā)生電動自行車和電動三輪車火災(zāi)33起，其中因電池故障導(dǎo)致的火災(zāi)達(dá)30起，約占總數(shù)的91%。

　　那么，電動自行車電池為什么容易自燃?有哪些措施可以防范起火事故?科技日報(bào)記者就此采訪了相關(guān)專家。

　　“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;往往是鋰枝晶

　　目前市面上大多數(shù)電動自行車采用的電池主要有兩種，即鋰電池和鉛酸電池。2019年《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》正式實(shí)施，要求電動自行車總重量不得超過55公斤。同時，隨著生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，重量更輕、能量密度更高、壽命更長的鋰電池，一躍成為市場主流，又沉又大的鉛酸電池逐漸減少。

　　相比鉛酸電池，鋰電池雖有諸多優(yōu)勢，但也有短板——在特殊情況下存在自燃起火風(fēng)險(xiǎn)。

　　鋰電池自燃起火主要由于電池內(nèi)部短路，而短路的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;往往是鋰枝晶。鋰枝晶產(chǎn)生的原因多種多樣。

　　大多數(shù)電動自行車廠商都會在產(chǎn)品說明中明確，禁止在零攝氏度以下環(huán)境中充電。對此，清華大學(xué)交通研究所副所長楊新苗解釋，這是由于在低溫環(huán)境下給鋰電池充電，會導(dǎo)致鋰離子在負(fù)極析出，長出白色的鋰晶體，即鋰枝晶。

　　此外，隨著鋰電池使用時間增加，形如樹杈的鋰枝晶會不斷生長，降低電池容量。一旦鋰枝晶尖銳的“枝頭”刺穿隔膜，就會使正負(fù)極相連，引發(fā)短路，導(dǎo)致電池劇烈升溫、起火甚至爆炸。同時，電池老化、充電不當(dāng)?shù)纫部赡軐?dǎo)致鋰枝晶的產(chǎn)生。

　　鋰電池燃燒速度之快，往往讓人措手不及。鋰電池起火30秒后，火焰溫度就會升至300攝氏度，點(diǎn)燃電動自行車上諸多塑料部件，釋放出一氧化碳、硫化物等大量有毒有害氣體。人吸入這些氣體后，數(shù)十秒便可出現(xiàn)頭暈、惡心等癥狀。幾分鐘后，大火便會包裹整個車身，釋放出更多有毒氣體。

　　那么，鉛酸電池就絕對安全嗎?答案是否定的。

　　雖然鉛酸電池本身自燃或爆炸的可能性非常小，但由充電不當(dāng)或車輛老化等導(dǎo)致的電池連接線自燃等也會使車輛起火。

　　浙江綠源電動車有限公司總裁倪捷將電動自行車的火災(zāi)事故分為4類。一是戶外充電時，插線板等起火導(dǎo)致鄰近的電動自行車燃燒。二是在國家標(biāo)準(zhǔn)《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》實(shí)施前生產(chǎn)的或老化的電動自行車，在充電過程中起火燃燒。第三類是使用者為了增加續(xù)航里程和配速自行改裝電池，導(dǎo)致充電器和電池不適配、電池?cái)D壓連接線，在充電過程中發(fā)生意外。第四類則是車輛和電池在設(shè)計(jì)和制造上存在安全隱患，導(dǎo)致起火事故。

　　替代產(chǎn)品正在加快研制

　　短路是導(dǎo)致鋰電池起火的重要原因，往往與電池內(nèi)隔膜被穿透有關(guān)。隔膜是一種具有微孔結(jié)構(gòu)的薄膜，既能隔開鋰電池的正負(fù)極，防止正負(fù)極接觸形成短路，又可確保鋰離子通過，形成充放電回路。

　　不過，傳統(tǒng)隔膜材料性能存在短板，較易被鋰枝晶穿透造成短路，因此越來越多的廠商開始給隔膜涂上“保護(hù)層”。例如，將以氧化鋁為主要成分的無機(jī)陶瓷粉涂在隔膜表面，形成陶瓷涂層。陶瓷涂層具有良好的熱穩(wěn)定性，可以有效防止隔膜在高溫下收縮。

　　除了在原有鋰電池上“修修補(bǔ)補(bǔ)”，科學(xué)家還開始用其他材料制作電池。固態(tài)電池、鈉離子電池等新型電池的研發(fā)應(yīng)用被認(rèn)為有望“一勞永逸”地解決鋰電池的易燃難題。

　　固態(tài)電池用固體電解質(zhì)替代傳統(tǒng)鋰電池中的電解液，大大降低了電池?zé)崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)，在安全性上有根本性的提高。華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授黃云輝說，固態(tài)電池在技術(shù)上具有顯著優(yōu)勢。一方面，鋰枝晶在固態(tài)電解質(zhì)中生長速度緩慢且難刺透隔膜，避免鋰枝晶生長造成短路;另一方面，固態(tài)電解質(zhì)熱穩(wěn)定性強(qiáng)，避免了隔膜變化造成的短路問題。除此之外，固態(tài)電解質(zhì)的可燃性較差，不易在高溫下發(fā)生劇烈燃燒和爆炸。目前，固態(tài)電池相關(guān)技術(shù)已在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，正朝著應(yīng)用方向加快推進(jìn)。

　　近年來，科學(xué)家還在加快研發(fā)以鈉為主要電解質(zhì)材料的鈉離子電池。與鋰電池相比，鈉離子電池具有更寬的溫度范圍適應(yīng)性，能夠在零下40攝氏度下保持70%容量，在80攝氏度高溫下也可以使用。同時，由于鈉離子電池內(nèi)部電阻較高，短路情況下瞬間發(fā)熱量小、升溫較少，因此在理論上鈉離子電池比鋰電池有更高的安全性。此外，將鈉離子電池技術(shù)與固態(tài)電池技術(shù)相結(jié)合的固態(tài)鈉離子電池也已在實(shí)驗(yàn)室中初步研制成功，未來電池的安全性有望得到進(jìn)一步提升。

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　　牢記使用要點(diǎn) 防止意外發(fā)生

　　最近天氣逐漸轉(zhuǎn)暖，選擇電動自行車出行的人越來越多。以下安全使用電動自行車的要點(diǎn)，請務(wù)必記牢，防止意外發(fā)生。

　　充電是使用電動自行車時最易產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)節(jié)之一。電動自行車在充電時電池會升溫產(chǎn)生熱量，并且充電器、電線存在短路風(fēng)險(xiǎn)。因此使用者在給電動自行車充電時一定要注意將車置于陰涼通風(fēng)處，嚴(yán)禁在室內(nèi)等空間狹小、密閉處充電，也應(yīng)杜絕從高樓層家中牽引“飛線”進(jìn)行充電。

　　除此之外，充電時車輛四周不能堆放易燃物品，并且最好與其他車輛之間保持適當(dāng)安全距離。充電時間原則上不應(yīng)超過10個小時，充滿電后應(yīng)及時拔掉電源。如果長時間不使用電動自行車，則需要將電池拆下來，與車身分離，防止長時間不使用導(dǎo)致線路老化、短路。

　　許多電動自行車車主在騎行過程中一旦發(fā)現(xiàn)電池電量不足，到達(dá)目的地后就會馬上給車充電。事實(shí)上，這種行為存在一定安全隱患。電動自行車在行駛過程中會消耗電能，此時電池溫度較高。如果在盛夏時節(jié)對剛剛長時間使用的電池進(jìn)行充電，會導(dǎo)致電池溫度一路走高，超過熱失控臨界點(diǎn)，產(chǎn)生危險(xiǎn)。因此，建議用戶在行駛后，先將電池在陰涼處放置一兩個小時后再進(jìn)行充電。

　　電動自行車電池隨著使用時間的增加，性能會出現(xiàn)不同程度的下降，如續(xù)航里程減少等。用戶此時不應(yīng)自行改裝、更換來路不明的電池。尤其不應(yīng)擅自更換或改裝電動自行車的電路、電機(jī)設(shè)備等部件，部分未經(jīng)安全認(rèn)證的設(shè)備組件極易引發(fā)安全事故。用戶如有電池更換、保養(yǎng)的需求，應(yīng)到相關(guān)品牌的正規(guī)售后門店，由專業(yè)人員對電動自行車電池及組件進(jìn)行操作。

　　來源：科技日報(bào) 記者 都 芃