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看图:一次不同寻常的锂电池爆燃分析,我们能得到什么启示?

雕刻师老常 石头那些事儿 2021-10-15
最近,我们通州发生了一次恶性事故,一小区一住户电池爆燃,导致5人死亡,相关责任人已被刑拘。

其实这类事故经常发生,只有发生在身边,大家伙才会有所触动,我们小区居委会、物业以及各楼微信群,热闹非凡,各种警告、登记和通知不断涌现,我也凑凑热闹,在楼群里发了一个下面的消息:

我对电池有一点点了解,给大家汇报一下电池的问题,电驴子上的电池,分两大类,一是传统的铅酸蓄电池,二是锂电池,其中,锂电池又分两大类,一是磷酸铁锂电池,二是三元锂电池。


过去很多电驴子上安装的都是普通的铅酸蓄电池,安全性相对比较好,但是电池容量低,续航里程就比较短。


现在,有些电驴子安装了能量密度更高的三元锂电池,续航能力上去了,但是安全隐患就成了一个大问题。


大部分的三元锂电池都有一个『热失控』问题,这个问题很麻烦,基本原理是,一旦电池内部的温度达到或者超过90℃,电池内部就会发生剧烈的化学反应,产生爆炸和燃烧,这种化反是非常迅速和激烈的,是几十毫秒到秒级的激烈化反,没有什么灭火装置或者方法,可以在其爆燃的瞬间或者可控的时间内,将火扑灭。


所以,鉴于这种突如其来的危险性,最好的办法,必须要做到:


1-不能在家里

2-不能在楼道内

3-不能在楼下


给电动自行车或者电池充电。


一旦发生事故,不仅会殃及自身,还会祸害四邻,同时还要吃下高昂的赔偿和法律官司。千万不可侥幸

那么,侥幸心理从哪里来?基本都是这样的,绝大多数人除了麻痹外,其内心都认为这是小概率事件。据说,中国的电驴子(包括但不仅限于:两轮和三轮的、带篓子和不带篓子的)拥有量接近3亿辆,爆炸起火酿成重大事故的毕竟是极少数,这的确是事实,但是很多人却忘记了,这种极少数、极小概率发生的事故,是难以预防的。这就像过去很多年、很多人热衷于讨论的汽车飞机事故率相比一样,飞机的事故率比汽车少多了,但一旦发生,其危害要比汽车大了许多许多。

除了难以预防,小概率恶性事故还有一个特征是难以控制,我们要从数学的高度认识这个问题的严重性,切不可麻痹大意,感兴趣的同学可以阅读我以前的文章:
1. 《警惕,最悲惨的成本代价往往隐藏在小概率事件中
2. 《小众话题:从事件的概率谈灾害性事件的预测与防范
3. 《京东藏宝斋 | 日常生活中数学困境之“概率”麻烦

开始说正事儿...
昨天,我们华声天桥文化园市场管理部给大家发了一个视频,这是我今天要说的重点:认真的看一下,锂电池的电芯质量不一致爆炸会是什么样子的?

我们过去所看到的锂电池爆燃(大多数是充电的时候,少数非充电运行甚至是静止状态),基本上都是冒烟、电池变形、爆燃三个环节一气呵成,其偶然性之大、其可控性之差,谁沾上不死即伤。

但是下面要讲的这个视频却告诉我们另外一番爆燃景象,就像放鞭炮一样,没完没了的爆燃个不停,从视频中我们看到,女施主在“相当长”的时间里,完全没有风险意识,直到最后,女施主才如梦方醒,叽哇一声狂叫之后,逃之夭夭。
我来带领大家,仔细分析视频中的一些细节,看看我们能找到什么样的、可以避免重大事故和求生的机会。我相信,数以万计的人都看过这个视频,但是真正用心看的,估计没几个,我想告诉大家的是:细心、警惕才是防范风险的重要基础,当然了,如果你们企业使了EAM和设备运行的监控系统,则能更好的防范事故的发生。
视频来自EZVIZ
这貌似一个单位办公室的前台,女施主在看放在地上的一个黑盒子,过一会儿,我们才知道这东西,就是万恶的锂电池。

凑上去看了看
还用手摸了摸

挪动了一下位置
似乎还有点不放心
回头又看了看
这时候我们看到
电池并未充电
处于非运行的睡眠状态

之后女施主开始做打扫卫生一类的事情,过了大约50秒,也许是不放心,也许是听到了什么动静,女施主回头看了一眼电池。

10秒之后,女施主转过身去,再次看着电池,这时候,我们应该理解为,这位大姐是听到了来自电池内部的异响所致。而且这个异响从视频开始就已经出现了,到现在已经1分30秒过去了。

警示一、听到电池有异响,我们就应该立刻想到,如果我们眼前有一颗拉开了导火绳、嗤嗤冒烟的手榴弹,五秒钟后就会爆炸,我们应该怎么办?一是立刻捡起来,把手榴弹扔出去,二是即刻找一个低洼或者可以藏身之处,躲起来。


电池有了异响,说明电池内部有了温度异常,开始膨胀才导致了声响,在这种情况下,我不确定是立刻把它搬离到相对安全的地方?还是打110和单位的保安部门电话求救,哪个更为合适?可以肯定的是,我们不能像这位大姐这样,什么也不做。


搬动电池会不会导致热失控加剧呢?这需要电池专家给我们答案,嘿嘿,我估计,没有电池专家敢于给出可以移动或者不可以移动的专业建议。


警示二、做BMS的,必须要监控电池的温度,并能触发相关控制动作。


警示三、有关部门,针对生产电驴子生产厂家,凡是使用锂电池,尤其是三元锂电池的,必须要求其加装三态(充电、运行和停驶)下,都能有效监控电池温度和实施必要的报警、隔离控制措施的装置。甚至政府有关部门,要对这些BMS系统进行严格的检测和安全认证。

又过了10秒,电池开始第一次爆燃。从视频开始貌似第一次有异响开始,到第一次爆燃,经过了大约1分40秒。如果搬动电池不会加剧其危险的话,那么,一分钟的时间,我们足可以把电池挪到一个相对安全的地方,而不至于后来,把前台搞了个鸡飞狗跳式的一塌糊涂。

过了大约50秒,在经过3-5次爆燃之后,这位大姐在视频的右下角似乎打开了背包,要打手机报警,但是没打,转眼间大叫一声,打开房门,逃了出去,之后,电池包便在摄像头的陪伴下,展开了更加激烈的多次爆燃。

又过了大约10秒,更加激烈的一次爆燃,使火情进一步扩大了范围。

到了片尾,爆燃依然在持续的发生,奇怪的是,屏幕右下角的火势,是电池包爆燃后喷发过来的,但它也发生了爆燃,一定是电池芯被爆燃后喷到了这里,继续发生小规模的次级爆燃,这就像2008年已经被禁止使用的集束炸弹一样,实在是太可怕了,这种现象,在过去很少看到,为什么会这样的呢?
我的理解是这样的:从视频里看,电池爆燃持续时间比较长,估计原因可能是电池的电芯质量差异化很大导致的,质量差的电芯,热失控温度比较低,首先爆燃起火,然后陆陆续续引发质量较好的电芯,也相继发生了爆燃。

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