新希望:離子液體蓄電池登場
波音787是波音公司推出的最新型旅客機。采用大量復合材料,具有較低的燃料消耗率和污染物質排放量較少的特點。同時,客艙采用可以調節亮度和光色的LED照明、用電子方式調節透明度的大面積舷窗等新技術;具備了低噪音、低維護成本、高可靠度的機體設計以及以中型機體能夠執飛長距離航線的卓越性能。無論對于航空公司還是對于乘客,都是名副其實的與其機種名稱相稱的“夢想飛機(Dreamliner)”。
經過美國國家運輸安全委員會(NTSB,National Transportation Safety Board)發表的中間調查報告,飛機輔助動力單元出現料嚴重的燒損。可以判斷,這次事故是因電池組過熱導致起火燃燒。
幸運的是,這次事故發生在地面,所以沒有造成更大的災難。同時,因為機體和電池組完整地保存下來,也為調查事故原因提供了充足的條件。
事例二
2015年4月26日,深圳某加電站內,因大巴車內的蓄電池組起火,大巴被燒成骨架。據《第一電動網》報道:事故直接原因是:車輛動力電池充滿電后,動力電池過充電72分鐘,過充電量58kWh,造成多個電池箱先后發生動力電池熱失控、電解液泄漏,引起短路,導致火災。(《獨家報道 | 深圳4.26電動大巴起火調查結果公布:過充引發火災》)
事例三
2015年7月22日凌晨,廈門某公交車停車場內發生火災。現場共有11輛公交車遭到火燒,其中有多部公交車幾乎燒成了骨架。據《第一電動網》報道:起火原因為公交車尾部的電池組電氣故障引起自燃,11輛被火的公交車中有6輛為混合動力公交車。
從2010年開始,在國內新能源汽車相關事故中,因電池安全問題所導致的事故幾乎年年發生,在一定程度上引發了對于這一類新型汽車安全問題的擔憂。
據《第一電動網》報道:在2015年4月26日舉行的北京市本年度第二期購車指標搖號活動中,新能源小客車指標申請數小于本期指標配額,無需搖號,直接配置。(《北京第二期新能源車搖號全部中簽 新能源車棄號不再入搖號池》)
二、蓄電池的軟肋
普通電池在放電時,陽極發生氧化反應,產生的電子通過外部電路導出,以電流的形式被人們利用;電流通過電路流向陰極,陰極獲得電子發生還原反應。
充電電池和普通電池不一樣之處在于,當外部的電壓高于電池所能提供的電壓時,電池內部的陽極和陰極會產生于放電時相反的反應,即陽極物質被還原,陰極物質被氧化,從而達到充電的效果。
在電池的電極發生氧化反應和還原反應的過程中,電解液提供了反應產生的離子通過的通道,因此在電池中起到重要的作用。
一般蓄電池中的電解液,可以使用水溶液或有機溶劑。但是,當蓄電池的種類為鋰離子蓄電池時,由于下列兩個主要原因,無法使用水溶液:
1、構成電極的主要物質(如鋰片等)會與水反應。而這一類的副反應如果過多,會加速電池容量的衰減;
2、水的理論分解電壓為1.23v,所以以水溶液為電解液體系的蓄電池最高電壓只能達到2.0v左右(如鉛酸蓄電池)。
因此,目前蓄電池中所使用的電解液,基本上是使用了有機溶劑。
可是,使用有機溶劑的蓄電池的最大弱點,就是容易燃燒。
目前蓄電池使用的有機溶劑都具有容易揮發的特性。在電池因某種原因發熱時,會加速有機溶劑的揮發,揮發產生的氣體容易燃燒,在滿足某些條件的情況下會引起爆炸。
這恐怕就是上述各種新能源汽車蓄電池發生燃燒事故的根源。
換句話說,如果能找到一種液體,不容易氣化,那么,就可以杜絕電池燃燒事故的發生。
從另一個角度我們可以看到:在大型車輛中使用的蓄電池,其發生故障的可能性是非常高的。
一塊普通電池模塊的規格為100AH/3.2V,如果用于驅動轎車,驅動電壓約為72-150伏特,大概需要組合20-30個這樣的電池模塊;而如果用于驅動公交大巴,驅動電壓約為200-500伏特,則需要組合70-170個這樣的電池模塊!即使每個電池模塊的合格率高達99.9%,由170塊電池組成的電池包其整體合格率也只有84%!換句話說,如果一個公交車隊保有100臺公交大巴,那么其中可能就有十幾臺是存在電池燃燒事故隱患的!