我们汽车中的锂电池有危险吗?
电动汽车和混合动力汽车使用了一种特殊的电池:锂离子电池。其工作方式与柴油或汽油汽车的传统电池不同。锂离子电池的组件可能会引起化学危险。
简单来讲:锂离子电池如何工作?
锂离子电池根据以下反应进行工作:锂离子在两个电极之间发生可逆交换反应。正极通常由锂的过渡金属氧化物(二氧化钴或二氧化锰)制成。负极通常由石墨制成。[1]锂离子在溶有六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯或四氢呋喃电解液中移动。
锂离子电池泄露=氢氟酸产生
电解液为液体,有可能从电池中泄漏并与空气和水接触。
以下两个反应会促使形成氢氟酸:
- 电解液中的PF6–离子遇水发生水解
- 水解后的PF6–离子燃烧
PF6–离子遇水才会发生水解现象,且水的酸碱性均不能太强(pH值在1到12之间)。然而,水解反应速率低,产生的氢氟酸量较小。[2]. 但氢氟酸的毒性很强。
锂离子电池和燃烧:真正的危险
一旦电池的温度超过65°C,电池便可燃烧;若温度达到75°C以上,电池燃烧的可能性更大。[3]
电池燃烧会产生氢氟酸,并通过电池内电解质中PF6–离子的热分解反应释放出来。法国工业环境与风险研究院(INERIS)针对电动汽车电池所作的一份报告阐述了此类风险。[4] 此外,风险研究院(INERIS)的研究还表明:
“从计量学的角度看,测量燃烧时产生的氟化物仍是一项复杂精细的操作。” [5]
产生的氢氟酸的浓度具有可变性,主要取决于燃烧过程中燃烧的电解质的量以及燃烧时的温度。
在电解质燃烧(碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的燃烧)过程中,还会产生其它有毒气体(主要为碳氧化物)。
为防止电池泄漏或燃烧,须非常谨慎使用锂离子电池。
锂离子电池泄漏后应如何处理?
当观察到锂离子电池的电解液泄漏时,则泄漏的液体中可能含有氢氟酸,此时建议吸附产品来吸收从电池中泄漏出的液体,如酸性液体吸附粉末ACICAPTAL®或万能吸附粉末TRIVOREX®(祛腐灵)。建议穿戴个人防护装备。
如果皮肤或眼部接触到锂离子电池内部的液体,可能会导致严重的化学灼伤。必须使用针对氢氟酸防护洗消剂进行洗消。建议紧急就医。
锂离子电池燃烧时应如何处理?
通常情况下,汽车使用的锂离子电池是绝缘的并配有保护板,以防止其在燃烧时释放氢氟酸蒸汽。
在交通事故中,如果电池燃烧,则应尽可能避免与释放的蒸汽接触。
如果皮肤或眼部接触到锂离子电池燃烧产生的物质,则须使用适用于氢氟酸的冲洗液进行洗消。建议紧急就医。
[2] 《六氟膦酸盐离子PnF6-水解-水解的无机化学反应的分析与阐述》,M.Ponikvar,B. Zemva,J.F. Liebman,J. Fluor. Chem. 2003,123,217-220页。
[3]Wang, Q.,Sun, J.和Chu, G.,2005。《锂离子电池的燃烧与爆炸》,《防火安全科学8》:375-382页。DOI:10.3801/IAFSS.FSS.8-375
[4] 访问INERIS杂志
[5] 访问INERIS科学报告