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全球观焦点：为什么新能源汽车火灾如此难以扑灭？

来源：第一电动网    时间：2023-06-30 07:52:45

电动汽车不会轻易着火，而一旦失火，情况将会变得非常棘手。

比如下图这场大火，需要6000加仑的水才能扑灭；


(资料图)

而下图这场更严重的火灾，则需要近20000加仑的水才能扑灭！

火灾是如何发生的？为什么如此难以扑灭呢？

为了理解这一点，我们可以来观察下图这块九伏电池的内部结构，你看，这块电池不是一节，而是由六块电池组成。这些单独的电池叫做电芯。

同理，电动汽车的电池也是如此，它是由成百上千个单元组成。

电动汽车起火，是通过一种叫做热失控的化学过程在单个电池总引发的。

注意看，上面这张图是电池单元的正极，钢质外壳，线条的部分是金属氧化物和铜，深色的部分是塑料和铝，气体在这里聚集，里面还有一个压力释放阀，通过释放压力防止爆炸。但是气体积聚会将电池的内部组件向上推，堵塞阀门，由于无处释放，越来越多的额气体不断积聚，一旦变得愈来愈热卖，将会使钢制外壳拉伸到断裂点，直至发生爆炸。

上图这些白色小球是融化的铜。铜的熔点是1085摄氏度。因此，电池内部的温度大约与炼钢厂一样高。

现在你知道了，如果一个电池热失控，它可以将周围的电池加热到同样的程度，从而导致连锁反应，扩散到更多周围的电池，很快，一场火灾就会发生。

一直以来，科学家都在试图搞明白锂电池着火时实际发生的化学反应，但即使几十年后，仍旧没有确定的结论。

那么问题来了，在不完全了解到底发生了什么的情况下，我们能解决这个问题吗？

我们从最基本的展开讲讲，电池的正极，释放电子，电池的负极，吸收电子。如果把两层直接接触就会产生火花，但如果用绝缘层将这层分开，并通过几个导电层为电子提供一条路径，就可将电子从电池里分离出来。

理解热失控的关键

绝缘层也叫隔离器，它是理解热失控的关键，它虽然是绝缘的，但具有化学导电性，这意味着电子无法穿过它，但锂离子可以 。

具体讲讲二者的区别：电子是体积为零的点状粒子，一块有很多空袭的塑料挡住了它们，但是离子要大很多，且有体积，因此可以直接插穿过。这就很奇怪了，事实上这和尺寸无关。电子的反应性太强，无法自行穿过塑料，它需要一条路径，而金属等导电材料有许多可接近的空轨道，恰好形成了这条路径。

因此，即使一块塑料上的孔比电子大得多，这些孔周围或穿过这些孔没有导电路径，另一方面，离子不需要路径，他们可以漫步穿过。所以无论如何，分离器都是由塑料制成的。

现在，假设电池在电动汽车里产生化学反应，并且由于某种原因电池开始过热，一旦温度130摄氏度，隔膜就会熔化，这意味着正极和负极直接接触并产生火花，造成短路。许多因素都可能导致内部短路，如钉子钉入电池、或充电器出现故障并对电池过充，或是电池过热，再或是制造缺陷。

电池里有固体也有液体，随着温度增高，液体很可能变成气体，这个时候，在较高温度下开始分解的东西。如金属氧化物在加热时往往会释放出氧气，而氧气可引起燃烧反应。现在你知道了，这些液体和气体是可以燃烧的，从而产生更多热量和更多气体，这就是电动汽车火灾如此难以扑灭的原因所在。

尽管电池的能量密度远低于汽油，但它们在燃烧时会自己产生氧气，汽油则不然。因此只要温度足够高，电池就会不断重新点燃，除非使用数千加仑的水将温度降低，直至不会有连续燃烧反应发生的程度才可以控制住火势。

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