电池结构限制灭火方式
锂离子隔膜损伤是主因
需强化隔膜技术与消防对策
在仁川一处公寓的地下停车场,一辆停放了三天的奔驰电动汽车突然冒烟并发生爆炸。自凌晨起持续8小时20分钟的火灾导致23名居民被送往医院,约70辆车辆受损。地下停车场的电力与管线设施被严重破坏,公寓5栋、约480户居民区几乎被夷为平地。公寓本身是否出现结构性损伤也令人担忧。所幸没有出现严重人员伤亡,这已是不幸中的万幸。
地下停车场内的电动车起火极其危险,几乎是人人皆知的常识。这是因为电动车火灾会在极短时间内蔓延,并释放出大量致命的有毒气体。由于电池结构是完全密闭的,除了将其浸没在人工水槽中外,几乎没有有效的灭火手段。归根结底,在出入口低矮、停车车辆高度密集的公寓地下停车场,一旦发生电动车火灾,必然会成为任何人都难以承受的灾难。
地下停车场并非从未发生过电动车火灾。去年就发生了10起。来自地下停车场电动车的风险绝对不能被忽视。更何况,电动车的“环境友好性”不能成为无视这种风险的借口。所谓为应对气候危机而推广电动车的目标,并不能替我们阻挡电动车本身的危险。值得庆幸的是,从今年起,限制在地下四层以下安装充电器的规定已经新近出台。当然,这并不意味着已经为地下三层以上停车场制定出安全对策。
广泛应用于手机、笔记本电脑、电动滑板车、电动汽车和能源储存装置(能源储存系统)等产品中的锂离子电池,是在21世纪正式登场的一项划时代的新技术。它利用的是世界上最轻的金属——锂,在化学上被稳定为“离子”形态。随着锂离子电池使用量的增加,锂这种在地球上丰度排第25位的元素,也开始被视为“白色石油”或“白色黄金”。
问题并非不存在。当遭受物理冲击、电池本身存在结构性缺陷,或因过度充电导致只允许锂离子选择性通过的“隔膜”受损时,就会出现严重后果。一旦因内部短路而产生过电流,就会释放出大量热量。密闭电池中以液体或凝胶状态存在的电解质会在蒸发过程中引发电池爆炸,并释放出有毒气体。在将大量电池捆绑在一起的“电池包”中发生的火灾,还可能进一步演变成“热失控”。为了抵御电解质泄漏和外部冲击而采用的坚固密闭结构,又反过来使得灭火工作更加困难。
锂离子电池火灾主要发生在电动汽车、电动滑板车和能源储存系统中。中低价位电池的质量固然是问题,但电池管理疏忽可能是更为严重的原因,尤其是那些被放任在小规模太阳能、风力发电设施中的能源储存系统。我们也不能忘记,去年共发生了72起电动车火灾。电动滑板车火灾在2022年也多达115起。
并非要放弃锂离子电池。我们需要更加积极地开发增强锂离子电池隔膜强度的技术,也需要通过监管,促使人们对锂离子电池进行更加严格的管理。应当承受限制电动车出入地下停车场所带来的不便,并推动将未配备完善消防措施的充电器迁移到地面。
Lee Deokhwan 西江大学名誉教授,化学·科学传播
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