杭州消防联合南都电源开展电动车电池安全性实验

时间:"2021-08-02" 来源:

7 月 18 日,杭州玉皇山路上一辆电动自行车自燃,导致一对年轻父女严重烧伤。据初步调查,这起火灾与电动自行车内安装的锂电池有关。


和所有登上头条的安全事故一样,这起事件也让旁观者陷入深思:锂电池到底安不安全?锂电池爆炸或起火又是如何发生的?电动自行车在使用过程中要注意哪些问题?


微信图片_20210802152815.png


7 月 30 日,杭州市消防救援支队联合南都电源,开展了一场电动车电池的破坏性实验。实验通过杭州消防官方微博和抖音,以及新华网、钱江晚报、杭州电视台等各级媒体、新媒体平台进行全网直播。其中,新华网直播观看人数突破 55 万。


微信图片_20210802152916.png

本场安全性实验模拟了生活中电动车电池过充、短路、碰撞(针刺)等场景,一共进行了三项实验,分别是电池的过充电实验、针刺实验及短路实验。


每项实验都选用了 2 组样品进行对比:一组是由南都电源研发生产的锂电池,另一组是由杭州消防在市场上收集到的三无产品。实验中,三无产品在过充、针刺等情况下,出现冒烟、起火,而由南都电源锂电池只出现了鼓胀,并没有冒烟、燃烧的情况。


过充电实验

过充电实验目的在于模拟电动车电池充满电后,继续充电产生的后果。实验方法参考 2018 年发布的国家标准 GB/T 36972-2018《电动自行车用锂离子蓄电池》。电池组充满电后拆除保护装置,以规定的电流和电压继续充电 90 分钟。标准要求电池组不起火、不爆炸。


微信图片_20210802152932.png


这次的过充电实验,南都电源锂电池保护电路板按标准要求提前拆除。一般锂离子电池组都装有保护电路板,避免电池出现过充电、过放电、短路、过流等现象。而杭州消防在市场上收集的三无电池在拆解后,里面都没有保护电路板,相当危险。


实验结果可以看到,南都电源锂电池仅仅出现鼓胀等现象,没有起火爆炸。


三无产品在同样充电时间下,出现了明显的起火及爆炸现象。


针刺实验

针刺实验一般是为了模拟在极端情况下,尖锐物体刺穿电芯后,电芯的安全性能是否过关。


这项实验参考的是 2008 年发布的 QB/T 2947.3-2008《电动自行车用蓄电池及充电器 第 3 部分:锂离子蓄电池及充电器》。电芯充满电后,用直径为 3 毫米的钢针刺穿电芯并停留 30 秒,标准要求不起火、不爆炸。


实验结果可以看到,南都电源锂电池电芯被刺穿后,没有起火,也没有爆炸,甚至连烟都没有。


三无产品在钢针刺入瞬间产生了大量火花,随后冒出大量烟雾并起火燃烧。



短路实验

短路实验方法同样参考 2018 年发布的国标。电池组充满电后,去除保护装置,使用 80 毫欧 ±20 毫欧外线路进行短路,直至电池组电压小于 0.2V。


实验结果可以看到,南都电源锂电池外观无明显变化。


三无产品出现了明显的起火现象。


南都电源锂电测试研究室主任罗涛在直播实验中,分析了这几项实验产生差异的主要原因:一个是铁锂电池相对三元电池安全性更高,这是由材料体系本身决定的;另一个是三无厂家的电池大多数是大厂淘汰的 B 品和 C 品,甚至有很多梯次利用的电池,质量无法得到保障。


微信图片_20210802153028.png

罗涛主任还介绍了不同类型锂电的各类特性:“锂离子电池中常用于动力领域(四轮车、两轮车),有三元电池、锰酸锂电池和磷酸铁锂电池。三元电池能量密度高、重量轻、体积小,但受到意外破坏时出现热失控的概率大。”


他说:“锰锂电池和铁锂电池的能量密度没有三元电池高,在出现意外时出现热失控的概率也低一些。特别是铁锂电池在出现热失控时,因材料体系稳定的特点,热失控时的能量释放速度较温和,常表现为电池发烫和冒烟,同时还具有高温性能好和寿命长等优点。”


他以南都电源和某品牌主机厂合作开发的石墨烯锂电池为例介绍说,这款电池采用磷酸铁锂材料体系并加入石墨烯技术,整个电池外壳使用高强度的阻燃塑料。全密封外壳可达 7 级防水,已通过阻燃测试并达到 V0 级别,同时在生产过程中有 500 多个品质控制点来保障电池品质。


罗涛表示,正规厂家生产的锂电池安全性是过关的,用户只要确保使用方法正确,就不用过于担心安全问题。


微信图片_20210802153042.png


电动自行车换电柜展示区

在电动自行车换电柜展示区,南都电源民用锂电技术研发总监于文志向网友们介绍了换电柜的有关情况。


微信图片_20210802153103.png


“目前为了解决电动车充电、续航等痛点,高效安全的换电模式也应运而生。将欠电电池放入换电柜,再取出同一规格型号的满电电池,简单两步就能上路。换电柜将充电、消防、监控等系统集成到一起,可以有效解决电动自行车充电安全和充电不方便等问题。”


通过视频,网友看到换电柜每个格口内安装有烟感和温感,可对每个仓内的情况进行实时监控。若出现电池热失控,会立即发送报警信号。


夏季充电时,换电柜配备了强大的散热系统,可实现各个电池仓的气流通畅,确保电池在合适的环境温度条件下进行充电。在冬季充电时,换电柜内的加热系统开始工作,先将电池预热到零度以上再进行充电,避免锂电池在零度以下充电。


此外,换电柜内消防管道为分布式排列,便于每个仓体扑灭火源。当检测到仓内有烟雾且温度达到高温预设值时,消防应急措施会立即启动,喷洒灭火剂,快速灭火。

直播最后,对于电动自行车在使用过程中要注意的问题,杭州消防也根据本次的实验,给出了几点建议:


1.不要将电动车放到家中或楼道里充电,不要在易燃易爆物周围充电;


2.电池在电瓶车内需要固定好,避免骑行时电池在车内晃动或震动;不要用纸板、泡沫等易燃物代替胶带或作为填充物放入电池盒内;


3.不能私自加装电池。电压升高后,车上的控制器、防盗器等原件容易损坏;


4.车辆如一周内不使用,建议断开车上的空气开关,可以减少电池耗电。长期不用的车辆需要每 1 到 2 个月给电池充一次电,避免电池过放;


5.避免如太阳直射等高温充电场景;


6.避免用不合适的充电器给电池充电,如用铅酸充电器给锂电池充电、60V充电器给 48V 的充电,须使用原装的充电器进行充电;


7.电池也要注意防水保护,如果遇水,也要及时晾晒,确保不出现性能故障。