一、电动自行车电池主要种类

市面上常见的电动车电池主要有3种类型:锂离子电池、铅酸电池和镍氢电池。每种类型都有其独特的特点和适用场景。

1.锂离子电池

锂离子电池是目前应用最广泛的电动车电池之一,也是价格最贵、性能最好、更加环保的一种电动车电池。相较于市场上其他电瓶,锂电池重量轻巧,使得电动车更加轻便,具有更高的能量密度,因此它续航里程较长,充电后行驶距离更远,也是中高端电瓶车的首选电瓶类型。尽管价格较高,但合理操作下,锂电池不会产生记忆效应,也能保持长久的使用寿命。同时,它的安全系数相对较低,不规范的操作、过度充电和过度放电状态可能具有爆炸风险。

2.铅酸电池

铅酸电池是一种比较传统的电动车电池,它的技术成熟稳定,价格比较亲民,应用十分广泛。铅酸电池安全性较高,制造成本较低,放电性能好、高低温性能良好,收价值比较大,不能用了可以卖掉,因此它的性价比较高。但是同时它的能量密度相对较低,容易老化,导致电极板堵塞等问题,循环寿命相对较短,重量大且污染环境等缺点,给了锂电池抢占市场的机会。随着人们环保意识的提高,铅酸电池的使用逐渐减少。

3.镍氢电池

镍氢电池的比容较铅酸蓄电池更大,能量密度较高,单体电池的寿命也比较长,其大电流充放电特性也比铅酸蓄电池好。它是一种绿色环保电池,具有较高的可回收率,对环境友好。镍氢电池的成本可以平衡在锂电池和铅酸电池之间,也就是中等价位。镍氢电池的安全性能要比锂电池还要高,并且在低温环境下仍然能够良好运作。此外,镍氢电池具有问题是镍氢电池串连电池组的管理问题比较多,一旦发生过充电以后,就会形成单体电池隔板熔化的问题,导致整组电池迅速失效。所以,国产的镍氢电池的关键技术问题还是充电器和电池管理系统的问题,而这个问题还没有引起各个电池制造商和车厂足够的重视。所以,镍氢电池的发展收到很大的制约。

二、电动自行车电池着火原因

1.电池本身的质量问题

(1)劣质电池:市场上充斥着大量劣质电池,这些电池往往采用不合格的原材料和工艺,导致电池内部结构不稳定,容易发生短路、热失控等安全问题。

(2)电池老化:电池随着使用时间的增长,其内部结构会逐渐老化,性能下降,安全性降低。老化的电池更容易发生热失控和爆炸。

2.充电过程中的问题

(1)过充:过充是导致电池爆炸失火的常见原因之一。当电池充满电后,继续充电会导致电池内部温度升高,压力增大,最终引发爆炸。

(2)充电电流过大:使用不合适的充电器或充电线,导致充电电流过大,也会使电池内部温度升高,引发安全问题。

(3)充电环境不佳:在高温、潮湿等恶劣环境下充电,容易导致电池内部结构不稳定,发生安全问题。

3.使用过程中的问题

(1)过载:电动车或自行车在使用过程中,如果负载过大,会导致电池内部温度升高,引发安全问题。

(2)短路:电池正负极之间发生短路,会产生大量热量,导致电池爆炸失火。短路可能是由于电池外部受损、内部结构损坏或线路故障等原因引起的。

(3)撞击:电动车或自行车在行驶过程中发生撞击,可能导致电池内部结构受损,引发安全问题。

4.存放过程中的问题

(1)存放环境不佳:将电池存放在高温、潮湿等恶劣环境下,容易导致电池内部结构不稳定,发生安全问题。

(2)长期闲置:长期闲置的锂电池可能会发生自放电现象,导致电池内部结构受损,安全性降低。

三、电动自行车电池着火原理

以锂离子电池为例。

众所周知,电动车的动力源是电池组,是由多个电池单体连接而成。电池内部通过化学反应将化学能转化为电能,然后通过导线输送给电动车的电机驱动车辆行驶。电池发生短路或过热是电池着火的主要诱因。

1.电池内部的短路引起的着火。电池内部由正极、负极和隔膜等组成,隔膜是一种很薄的有孔膜,用于将正极与负极隔离开来,允许锂离子在正极和负极之间移动,而不会直接让电流流动,否则两个电极彼此发生物理接触,会导致短路。如果隔膜造成了损坏,比如电池组外壳被挤压或穿刺、燃油泄漏或解除火源,电流将直接通过短路路径流动,引发大量的电能释放,导致电池发热、燃烧,甚至爆炸。

2.电池过热引起的着火。电动车在充电或使用的过程中,由于电流的通过和内部能量的转化,电池内部会产生大量的热量。一旦电池的温度超过了安全范围,就容易引发火灾。

电池过热可能由于多种因素引起,如过度充电、过度放电、电池老化、使用不当、高温天气、接触火源等。电池过热会导致电池内部的电解液过热,产生气体,增加电池内部的压力,从而引发火灾。

四、电池着火过程

电动车充电时为何容易引发火灾?为让大家更加直观地看到电动车在充电过程中,因故障引发火情的全过程,江苏省电器科学研究院,选定了一辆电池已经老化的电动车进行模拟过充试验:

在过充的情况下,插上电3分钟后,探测仪显示电流强度直接上升到68安培,电压也急剧攀升到了95伏特。电池线路温度从30℃上升至265℃,电池外壳的温度由22℃攀升到了201℃。

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而这时高速摄像机捕捉到了电动车电池线路起火燃烧的轨迹,通过高速摄像机画面我们可以清晰地看到,电池内部正在高温作用下燃烧。

试验不到7分钟,电池线路温度达到了615℃,电池外壳温度也达到了357℃。通过高速摄像机画面可以看到,整个电池由局部燃烧逐步转为分散燃烧,火焰四处蔓延。而这时一氧化碳含量上升到了每立方米334㎎,电动自行车内有明显的烟雾冒出,温度还在不断攀升,随即发生轰燃。

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10分钟左右,电池线路温度和电池外壳温度分别突破了800℃和500℃,试验房间温度也升到了131℃。

每立方米空气中一氧化碳含量达到了818㎎,火势进入猛烈燃烧阶段,整个电动自行车被大火吞噬!

电动车电池着火事故频发,一旦发生,火势蔓延迅速,极易造成严重后果。本次介绍了电池起火的一些基本特点,下次,我们将详细讲解各类应对方法,帮您掌握关键技能,在危险来临时保护自己和他人,记得关注后续内容!