直流充电桩为什么爆炸？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-06-18 23:52 标签： 充电桩充电怎么收费

4月16日，北京丰台区南四环储能电站起火，2个小时以后，在对电站南区进行处置过程中，电站北区在毫无征兆的情况下突发爆炸，导致2名消防员牺牲，1名消防员受伤，电站内1名员工失联。这起事故带来的影响还是非常大的，这里大概写一下个人观点。

1）这个项目是在2019年3月建设投入运营，总容量25MWh。也就是说运营了2年多，我们之前的历史经验在电动大巴和储能都是围绕磷酸铁锂来做的（考虑电池本身的安全性）。在这个案例中，随着时间的推移，对电池系统的维护和检修变成了一个关键环节。

2）该项目一半是为了支撑电动汽车充电的，作为直流光储充一体化充电站，每个充电桩配备双枪可达300kW，这类项目对于未来储能系统与车辆系统在一起可能耦合出来的事故问题是需要做隔离的。

3）这个储能电站，目前并不知道是充电部分还是室内储能部分先出现问题。对于循环次数比较高的磷酸铁锂电池，在系统运营一段时间后对于电池状态的检测提出了新的要求。三元电池可以采用压差和温差的方法来对潜在问题做一些筛查，而磷酸铁锂电池出这样的问题，似乎没有更好的办法来进行处理。

图1 北京大红门集美直流光储充从外部和内部看原有的情况

根据网上查到的资料，这一批储能电池用的是IFRAh，成组方式是把电芯做了18串并联，然后进行225串联形成一个720V 189Ah的系统。

备注：这颗电池在之前的北汽EC系列也大量使用，只不过尺寸调整为33139和32139两种规格，从10.5Ah升级到12Ah和15Ah

图2 网上关于这个充电站的电池信息

在这次事故里面有个核心问题：为什么会突然引发爆炸？我们可以梳理一下潜在的可能性——

1）12点17分接到火情，47辆消防车、235名指战员对明火进行扑灭，在这个过程里面，有相当一部分的电池是进水的；

2）14时15分，突然爆炸引发人员伤亡，在这个过程里面，由于浸水引发这些10Ah电池出现绝缘失效。

备注：从图片中的设计来看，这些储能柜进水以后可能出现系统性的绝缘失效，局部存在环流之后引发爆炸

对比来看，磷酸铁锂在储能站方面的事故其实要少不少。对于新电池来说，不同厂家的产品安全性可能相似，但是电池企业对于磷酸铁锂电池的维护能力在大巴里面是有分化的，否则也不会出现在大巴里面一边倒的占有率差异。

此次事故是谁都不愿意看到的事情，之前那些没有引发人员伤亡的电动汽车的起火事故真的是一件很幸运的事情。储能电站由于和居住区比较近，对于消防人员的潜在伤害比较大，2019年美国APS公司在亚利桑那州皮奥里亚部署的电池储能电站发生火灾，四名消防员受伤。随着储能、船舶、重工和电动车（包括电动自行车）大量采用锂电池，减少潜在的事故还需要很多的努力。

作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，著有《汽车电子硬件设计》。

电动自行车起火爆炸的原因主要是电池的内短路问题，电池发生过度的挤压、碰撞、过充电，都可能导致电池内部发生内短路，从而导致起火爆炸。

查证者：周坤丨中国科学院物理研究所清洁能源实验室博士，科学辟谣平台作者

最近几起电动自行车起火燃烧事故引发了不少关注。据媒体报道，7月18日，浙江省杭州市发生一起电动车爆燃事故，车上父女被严重烧伤，初步判断事故原因与锂电池故障有关；9月20日，北京市通州区一小区发生火灾，造成5人死亡，初步调查火灾原因系租户将电动自行车锂电池带入户内充电，充电过程中电池发生爆炸起火。

电动自行车的安全问题又被推上风口浪尖，但好好的电池，为何会起火？里面的问题值得商榷和讨论。

一、电动车爆燃，与锂电池短路、过充电、私自引线等有关

如今广大消费者对电动自行车的外观、性能等有更高的追求，锂离子电池也逐步取代了铅酸蓄电池，成为电动自行车的主要动力能源。锂电池具有能量密度高、循环寿命长、轻便等优点，污染相比铅酸电池也更小一些，但由于其自身结构及化学体系不稳定等因素，一旦发生碰撞、挤压、过充、短路等情况，就容易导致安全事故。

导致电动车发生起火爆炸的原因主要有以下几点：

电池的短路可以分为内短路和外短路。而引起电池起火爆炸的，主要是内短路问题。

目前商业化的锂离子电池由正极、负极、电解液、集流体、隔膜等组成，如下图所示。

图注：锂电池的工作原理 图源：郑杰允,李泓.锂电池基础科学问题(Ⅴ)——电池界面[J].储能科学与技术,):503-513.

内短路指的是电池发生过度的挤压、碰撞或者其他原因，导致电池的隔膜被刺穿，从而使电池的正负极直接接触，导致电池短路，产生较大的电流，引发电池发生热失控，产生大量气体，从而引起电池的起火爆炸。因此，目前商业化的锂离子电池出厂前都必须进行穿刺实验，以保障电池的安全。

过充电也是导致电动自行车起火燃烧的罪魁祸首之一。常年使用的电动自行车，锂离子电池组老旧，保护板可能失效，如果使用者未能及时发现，对其进行过度充电，就会导致大量电量进入到电池组中，远远超过其能够承受的电量，这时电池隔膜也会被击穿，引起电池内短路，进而引起电池的起火爆炸。

很多电动自行车的起火爆炸，往往是因为忽略了其电池组的防水性。事后对事故原因分析会发现，由于电池组防水性能不好，从而导致其长期渗水，引发了电池发生热失控。我国对电池组的浸水标准是要求电池组浸水24h后不泄露、不起火、不爆炸。

通过分析电动自行车的起火事故可以发现。机械刺激是引起其发生热失控的主要原因。机械刺激通常可以分为挤压、碰撞、加热、振动、冲击等情况。这些剧烈的机械刺激导致电池组的内部温度迅速升高，压力增大，直到电池泄气、漏液、破裂，发生起火等安全事故。

很多用户为节省时间和方便，将电动车的充电器插在自家插线板上进行充电，导致插线板无法承受较大功率，从而引发安全事故。

二、电动车进户充电隐患大，充电桩室外充电更安全

将电瓶带到家中充电显然是错误的做法，一旦发生电池的热失控而引起电池起火燃烧，会导致房间迅速烟雾和一氧化碳等有毒气体含量迅速提高，对人民生命和财产安全具有很大威胁。

电动车进户充电无疑是一颗定时炸弹。如果选择在室内给电池充电，一旦电池燃烧起来，将一发不可收拾，极快的燃烧速度会产生大量的毒烟气，人员逃生困难，后果不堪设想。电动车的材料在燃烧时，会产生剧毒的一氧化碳等气体，充斥在楼房内；高温烟雾进入人的气管后，会导致严重灼伤，进而发生窒息；电动车燃烧产生的浓烟黑也会导致楼房内光线不足，给人员疏散带来很大困难。2020年3月，央视《是真的吗》节目曾做过一次实验，将经过特殊处理后的老旧电动车放置在无人的楼道口，用外接的插线板给电池充电，大约十分钟后，电动车就开始冒烟，冒烟1分钟后电动车起火，再过40秒，火势变大，黑烟弥漫了整个底楼，浓烟从楼梯通道很快向上蔓延，形成“烟囱效应”，加剧火势。

图注：电动车着火，黑烟弥漫整个底楼，形成“烟囱效应” 图源：《是真的吗》节目视频截图

此外，许多用户还会私自引飞线（跳线，将电路板上的两个节点直接用电线连通）或者插线板对电动车进行充电，从而引发安全事故，这是不安全的做法。相对于家用电器来说，电动自行车功率较高，一般插线板无法承受高功率，容易导致过载，引发事故。而充电桩具有智能监护系统，能够确保防过载、防空载、防漏电、防短路等。

另外，之前有传言说，电动车在电梯里爆燃，是因为电梯快速上下导致的，这种说法有道理吗？

其实，电动自行车在电梯里是始终保持相对静止状态的，也不会受到剧烈的碰撞或是环境温度的巨大变化。电动车在电梯里爆燃，具体原因还是由于电池线路老化、内短路等问题，与电梯的快速移动没有关系。

三、保证电动车电池安全需要注意这些因素

对于电动自行车安全事故要时刻警惕，日常生活中需要做到：

1.合理控制电池的充电时间，避免过充，一般电瓶的容量在8-10小时就能够完成充电。

2.不要飞线充电，飞线在天气突变的情况下容易酿成火灾。

3.不要私自对电动车进行改装，尤其是对电池的线路进行改造，以免引发电池短路问题。

4.不要滥用充电器对电动车充电，应该使用配套的充电器，并在指定的充电桩进行充电。

5.要购买符合国家标准的，防水性能好的电池，否则会由于电池的长期渗水而引发安全事故。

6.不要在疏散通道、安全出口楼梯间、电梯前室内停放充电。电动自行车的充电位置一定要远离易燃易爆物品，以免电动车起火造成更大的安全事故。

7.充电尽量在白天进行，避免在无人看管的状态下充电。

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