电动汽车不仅带来了环保的希望，也带来了关键的安全问题——其中最主要的是锂离子电池带来的火灾风险。虽然这些电池是电动汽车不可或缺的动力来源，但它们也面临着独特的挑战，尤其是在停车场这样的密闭空间，火灾的可能性会带来严重后果。
这种风险的核心在于锂离子电池（LiB），这是一种强大的能量存储设备，但存在相当大的漏洞。这些电池的几个组件都有火灾风险，但在这方面被称为阴极的部分是至关重要的。它们通常由镍锰钴氧化物（NMC）或磷酸铁锂（LFP）制成。NMC更具成本效益，但也更容易发生热失控，这是一种引发锂电池突然起火的危险反应。
热失控是一种导致温度迅速升高的自加速反应。它通常是由过度充电、过热、损坏或缺陷引起的，一旦启动，就会引起难以控制的火灾，难以扑灭。内置的电池管理系统（BMS）降低了热失控的风险，该系统包括实时监控、自动停用功能和隔离火灾的分区模块。然而，随着电动汽车行驶里程和性能的提高，它们的电池越来越大，这使得消防安全成为一个严峻的挑战，尤其是在室内环境中。
电动汽车电池类型
为了更好地了解全球电动汽车市场，研究分析了来自欧洲、亚洲和美洲的 100 辆电动汽车，涵盖各种品牌和型号。 研究结果显示，约 90% 的电动汽车使用 NMC 电池。 虽然这些电池因生产成本较低而受到制造商的青睐，但它们更容易发生热失控，因此是一个主要的安全问题。 电池的重量效率比是电动汽车制造商的一个重要考虑因素，通常决定了使用哪种类型的电池。 然而，我们对 NMC 和 LFP 电池进行比较后发现了意想不到的结果。 NMC 电池每千瓦时 6.74 千克，仅比 LFP 电池每千瓦时 6.51 千克稍重。 这一微小的差异使人们对 NMC 电池的重量-能量优势产生了质疑，尤其是考虑到其火灾风险会增加。
NMC 电池和 LFP 电池的起火行为
研究还关注了 NMC 电池和 LFP 电池的起火行为，这是两种最常见的电动汽车电池类型。 查看了 24 项研究的数据，检查了点燃锂离子电池以测量随时间变化的热释放率 (HRR) 的实验--本质上是测量电池燃烧的速度。 这些测试虽然很有见地，但反映的是单个电池的行为。 包含数千个电池单元的全电动汽车电池组起火要复杂得多，涉及连锁反应和车辆本身释放的额外能量。 不过，我们的分析确实揭示了 NMC 和 LFP 电池在容量增加时起火行为的显著差异。 如下图所示，在容量较低时，NMC 电池的最大 HRR 相对较低，但在容量较高时，HRR 会急剧上升，超过 100 kW。 相比之下，LFP 电池的 HRR 更加稳定，会逐渐上升，不会达到 NMC 的极端水平。 这表明，NMC 电池在容量较高时具有更大的起火风险，强调了在评估电动汽车安全时考虑电池类型和容量的必要性，尤其是对于较大的电池组。
电池电量与火灾风险
除了电池类型和容量外，研究还探讨了电池的充电水平（即充电状态（SoC））是否会影响火灾时释放的功率。 数据被分为五个部分--充电水平为 0%、25%、50%、75% 和 100% --并引入了一个新指标 kW per Ah，以反映热释放率 (HRR) 与电池容量的函数关系。 结果显而易见：从 0% 到 75% 的充电水平，火灾强度保持稳定，但在满电状态下，LFP 电池的火灾强度猛增至 31 kW/Ah，NMC 电池则为 38 kW/Ah。 这一增长与现实世界中的事故相吻合，因为许多火灾都发生在车辆充电期间。 这突出了在停车场充电站（尤其是地下充电站）安装有效防火系统的重要性，以降低与电动汽车（尤其是装有高容量 NMC 电池的电动汽车）充电相关的风险。
那么，拥有一辆电动汽车是否安全呢？
答案是肯定的，但前提是必须采取一定的安全措施。 系统性措施（如公共场所的先进灭火系统）至关重要，但电动汽车车主个人在最大限度降低风险方面也发挥着重要作用。 拥有一辆电动汽车并在家中充电固然非常方便，但解决潜在的危险也至关重要。 遵循制造商的指导原则、定期进行电池健康检查、在车库中配备防火工具（如电气等级灭火器和防火毯），这些都能大大提高安全性。 采取这些积极主动的措施，我们就能满怀信心、高枕无忧地迎接清洁交通的未来。
原文链接：https://theconversation.com/electric-vehicle-fires-how-worried-should-we-really-be-244016
