锂电池比铅酸电池更不安全

锂电池短路可致爆炸起火

电瓶车锂电池会不会爆炸？此次事故中起火的小龟究竟是电池爆炸起火还是直接起火？这些问题引发了同学们的争议。

姜老师表示：“这跟锂电池内部短路的情况有关系，它可能是有爆炸情况的。”用通俗的话解释，爆炸是一个泄压的过程：电池内部是一个密闭空间，短路发生后，空间内温度快速上升，电池中的电解液受热变成气体，气体受热急剧膨胀，空间内压力过大就会发生爆炸，而高温会导致可燃电解液的燃烧。也就是说，即使锂电池没有质量问题，电线短路后也可能导致爆炸。爆炸后，电池内有一个复燃的过程，还可能出现火花熄灭后再爆炸的情况。因此，锂电池第一次爆炸后，危险仍然存在。

“这也是人们处理火灾现场时的一道难题。”老师说，锂电池内部的反应在持续发生，灭火人员无法从外部干预，“普通的干粉灭火器对这种事故处理效果不好，高压水龙头可能会好一点。目前，国际上也没有特别好的办法去控制火势，很多情况下只能干等电池内部燃烧完。这是一个很大的问题。”

根据事故现场的残骸图，老师认为此次事故可能是由于电线短路引起电池爆炸后燃烧造成的。

锂电池：储能强大风险高

对于周边店主多次提到的“锂电池比铅酸电池更不安全”的说法，姜老师肯定：“这是有科学依据的。”

姜老师从锂电池的内部结构入手，向我们解释了电池安全事故发生的原理。电池由正级、电解液、负极、中间的隔膜四部分构成。不同种类电池电解液不同，锂电池的电解液大多是非常易燃且能直接点燃的有机溶剂。隔膜是一个有机易燃的聚合物的材料，其作用是隔绝正负极。当电池的内部发生了短路，即电池内部正负极直接接触后就会持续急剧发热，大量热能快速将电解液引燃。

“小龟”事故后：锂电池安全追问

虽然正负极中间有一层隔膜，但即便是耐高温材料制成的隔膜也无法承受两三百度的高温。因此，当环境温度超过一定的范围后，隔膜耐热功能削弱，材料软化，电池内部容易短路。即便事故之初短路规模极小，时间一久电线仍会出现整体短路，如前文原理所述，最终有发生爆炸的危险。

物质蕴藏的能量越多，它的安全风险也会越大。传统电动车电池有铅酸电池、铅炭电池等，化学稳定性好，造成安全事故的可能性较小；而相同体积的锂电池中蕴含的能量更多，安全风险也高于铅酸等传统电池。

“小龟”事故后：锂电池安全追问

据姜老师介绍，目前学界进行了许多研究工作，追求电池能量维度，增加续航里程，来对抗通常所说的“里程焦虑症”：电动车用户面临电量将耗尽时迫切寻找充电点的焦虑心理。提升续航能力的现实需求就要求单位质量电池具有更多能量，但安全风险也随之增加。

姜老师还提到：“不只电动车，国内外和锂电相关的储能电站都曾出现过这种问题。锂电池事故并不少见，所以现在学界和政府对这个问题也很重视。”

针对这种安全风险，使用电池管理系统是其中的一个解决方案，这一系统能监测电池中的微短路情况以便及时断路。这个办法虽然无法解决问题根源，但的确能起到一定作用。在姜老师看来，虽然电池的高能量与低风险之间看起来是不可兼得的，但理论上还是会有很多办法，在保证安全的情况下提高能量密度。

锂电池的充电与更新

不少同学阅读前文后向记者提出疑问：“室内外充电有这么大区别吗？”其实充电过程的最后阶段才是最容易出现问题的，如果充电的时间过长，首先锂电池会过热，导致软化问题，其次是会过充，即实际充电量大于充电限额。

锂电池的负极是石墨（一种碳材料），正级是一种氧化物，它的原理叫“摇椅电池”。姜老师解释道：“电池中的锂在充电的时候都往一边跑，放电的时候都往另一边跑，这个过程就像摇椅一样摇过来摇过去。充电的时候负极是不断在往里面注锂的，但如果充电过快，或者处于过充的状态，电池中的锂就可能单独沉积出来，继而戳破电池内的隔膜，将正负极导通。所以大部分电动车事故都发生在充电的时候。”

“小龟”事故后：锂电池安全追问

8月初在网络上热传的家庭监控视频片段，客厅中充电的电动滑板车瞬间爆炸

电池使用时间过长后，安全风险会变大，这时就需要更换电池。但到底隔多久要换一次电池？这由电池的性能决定。姜老师建议，当电池续航里程明显减少，例如原来能跑100公里现在却只能跑40公里的时候，同学们就应该考虑更换电池了。