不知从何时起,我们身边有越来越多的人开起了电动车,而最近,相信你也必然听到了许多关于电动车的新闻——“欧盟思量2035年全面停产燃油车”“中国打算2035年将本土电动车销量占比晋升至60%”,以及“特某拉电动车高速行驶着火”和“北京南四环一充电站起火爆炸”……
我们确实正在迈入电能源革命的新时代,但当我们不绝眺望电能源操作的优美将来时,总难免担心那一柄悬在我们头上的“达摩克里斯之剑”——锂离子电池的安详性。
为什么感受连年锂离子电池爆炸变乱频发?
无论是电动汽车照旧储能电站,都离不开一种要害的器件——电池。险些所有的电动汽车和七成以上的化学储能电站应用的都是锂离子电池,也就是我们手机和笔电中利用的这种电池。
由于锂离子电池精彩地实现了电能源的便携化,助推了我们这个信息时代的成长。也因此,有三位对锂离子电池技能成长孝敬最大的科学家得到了诺贝尔化学奖。
图上左三和右三别离为美国科学家约翰·古迪纳夫和斯坦利·惠廷厄姆,他们和日本科学家吉野彰一起因为在锂离子电池研发规模作出的孝敬得到了2019年诺贝尔化学奖 |
Flickr,US Embassy Sweden / CC BY-NC-SA 2.0(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/)
得益于锂离子电池的成长,其利用场景离我们很是近,我们的手机、相机和蓝牙耳机都需要它,但为什么应用到电动车上上、储能电站上,锂离子电池就产生了这么多变乱?
这其实是一个概率的问题。好比某入口电动车所用的某入口电池号称变乱概率仅为一千万分之一,但一辆车上要装8000支这种电池,相当于一千万支电池可以或许装1250辆电动汽车。也就是理论上1250辆电动汽车中,就有一辆车里的某支电池有大概会产生变乱。若这个变乱属于电池燃烧可能爆炸级此外变乱,就有大概激发其周围的电池产生链式回响,进而造成电动汽车燃烧的大变乱。
储能电站方面的变乱也是如此,对比于一辆电动汽车或许能储存50~100度电,一个储能电池的集装箱体一般能储存1000度电,而一其中大型储能电站经常是几十个这种储能电池集装箱的荟萃。可想而知,这么大局限的电池用量,偶然产生变乱也很正常。另一方面,电动汽车与储能电站的燃烧、爆炸变乱的效果显然要比手机电池严重太多,且今朝的消防法子险些对其无能为力。虽然,我们也不能忽视这个动静流传如此迅速遍及的时代,那些时而造成人员伤亡的严重事件,便更容易造成较大的社会影响。
为什么锂离子电池会燃烧甚至爆炸?
锂离子电池是一种含能元器件,其主要由正极、负极、电解液和隔阂等构成。充电后其正极一般为过渡金属氧化物,其具有较强的氧化性;负极则为内部嵌入大量锂的石墨,有极强的还原性。电解液一般为有机酯类,具有熔点低、可燃等特点。
出格要留意的是,我们糊口中的鞭炮也是一种含能器件,很多人知道其内含火药的身分为一硫(磺,化学式S)二硝(石,化学式KNO3)三木炭,个中硝石为强氧化剂,硫磺与木炭为还原剂,当外界给出一个高出120度的刺激后,鞭炮内氧化还原回响猛烈产生,释放大量气体与热量,火药燃烧、鞭炮爆炸。
鞭炮和电池一样,是一种含能器件 | Pixabay
由此可见,理论上锂离子电池本征便大概产生高放热的氧化还原回响,且其内含的可燃电解液也会助推此回响,带来燃烧甚至爆炸的效果。锂离子电池燃烧或爆炸的威力有多大呢?光从其储存电能的角度来说,150Wh/kg能量密度的普通锂离子电池的电能约莫是TNT炸药爆炸发生热量能量密度的1/10。