鉅大LARGE | 點擊量:2424次 | 2021年04月14日
是什么原因?qū)е轮脖o人機戶外作業(yè)時電池自燃?
必要時果斷舍棄電池和設(shè)備,不要冒險撲救。隨著天氣逐漸炎熱,不僅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進入旺季,各類有關(guān)車內(nèi)高溫導(dǎo)致的慘劇也進入多發(fā)期。七月一日,在微信群里流傳著一張照片,不僅讓在全國各地奔忙的植保無人機作業(yè)人員倒吸一口冷氣,也讓無人機業(yè)內(nèi)人士揪心。
在群內(nèi)瘋傳的截圖/圖來源微信群圖中白色車輛已經(jīng)被完全燒毀,現(xiàn)場的工作人員透露,起火原因是車內(nèi)無人機電池自燃,從截圖上判斷,車輛已經(jīng)被燒得面目全非。植保無人機大多使用鋰離子電池,這種電池能量密度高、對環(huán)境友好、使用壽命長,與此同時,鋰離子電池也十分危險,非常容易發(fā)生起火爆炸。據(jù)不完全統(tǒng)計,2016年鋰離子電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)起火事故有40起,分布在鋰離子電池的生產(chǎn)、運輸、應(yīng)用、回收等各個環(huán)節(jié)。在新能源這條路上走的決絕的特斯拉,就曾因為電池的原因幾度中斷研發(fā),盡管特斯拉團隊已經(jīng)在電池的安全上投入了很多精力,但依然不能防止電池起火:2016年一月一日早上,一輛特斯拉ModelS在超級充電站充電時突然起火,所幸事故發(fā)生后沒有人員傷亡;同年八月十五日,一輛特斯拉ModelS電動汽車在法國試駕期間突然著火,當(dāng)時這輛汽車曾發(fā)出巨大的噪音,而且儀表盤還顯示出預(yù)警信息警告乘客該汽車的充電功能存在問題;一輛特斯拉ModelS電動轎車2016年九月七日在荷蘭發(fā)生車禍,撞上了路邊的大樹,駕車的荷蘭男子當(dāng)場死亡,車上的電池掉落起火并且難以熄滅。
消防員正在給一輛著火的特斯拉滅火/圖來源網(wǎng)絡(luò)特斯拉研究了上十年的鋰離子電池,仍然不能防止慘劇,而國內(nèi)植保無人機的鋰離子電池尚未確定合格標(biāo)準(zhǔn),品質(zhì)難以保證。并且,植保無人機涉及多方人員,包括一線作業(yè)人員、農(nóng)戶等,假如沒有一個安全、高效的作業(yè)環(huán)境,植保無人機發(fā)展將舉步維艱。傳統(tǒng)電池存在安全隱患植保無人機電池容量比較大,存在過熱和起火的潛在安全隱患。一旦燃燒溫度可達上千度,甚至能直接融化鋼鐵。夏季室外車輛假如暴露在陽光下,車窗一旦關(guān)閉,車內(nèi)溫度很快升高,植保無人機電池存在過熱乃至起火的風(fēng)險。鋰離子電池的四大重要部分為正極材料、負極材料、隔離膜和電解液,當(dāng)內(nèi)部出現(xiàn)樹狀突或者手狀的鋰離子上升非常容易導(dǎo)致短路或隨機爆炸形成明火。一旦電池內(nèi)部形成樹狀突,就會迅速加劇,最終可能會刺穿正負極的隔離膜,導(dǎo)致短路,從而起火。基于此,目前無人機行業(yè)也有廠家在研發(fā)氫燃料動力電池,盡管氫燃料動力電池的運輸、存儲時安全問題也受到質(zhì)疑,但氫氣的燃點為500℃,高于汽油的燃點427℃、煤油的燃點380℃和柴油的燃點220℃。即,和汽、煤、柴油相比,氫氣更加不容易燃燒。而內(nèi)部有銅質(zhì)支撐物的鋰離子電池,加熱超過250℃,導(dǎo)致電池核心崩潰,進而讓銅質(zhì)支撐物融化,熱量迅速向外擴散,造成熱失控(即所謂的爆炸或自燃)。
眾宇動力的氫燃料動力電池?zé)o人機--游騎兵/圖來源網(wǎng)絡(luò)另外,氫燃料動力電池存儲在儲氫瓶中,該瓶由三層結(jié)構(gòu)組成,最內(nèi)層材料是高強度聚合物,中層是強化碳纖維和高強度聚合物的混合材料,外層是玻璃纖維和高強度聚合物的混合材料,總厚度25mm。它具有良好的防滲透性、強度和耐久性,受到嚴(yán)重撞擊時也不用擔(dān)心會發(fā)生破裂。從這個角度來看,氫燃料動力電池比鋰離子電池要安全。我們了解,鋰離子電池能夠自燃,隨后會因為過熱而發(fā)生爆炸。出現(xiàn)過熱的原因包括電短路、快速放電、過度充電、制造缺陷、設(shè)計不良或機械損壞等等,過熱會導(dǎo)致熱失控過程的出現(xiàn)。目前市場上大部分無人機電池是這樣的:
市場上常見的植保無人機電池/圖來源網(wǎng)絡(luò)這一類電池的電源線接頭通常都是裸露的,在運輸和存放過程中一旦接觸到金屬物品或者含有電解質(zhì)的農(nóng)藥化肥,就會發(fā)生短路,導(dǎo)致自燃。另外,普通鋰離子電池往往是簡易的塑料膜包裝,而鋰離子具有高度的化學(xué)活性,一旦電池包裝受外力沖擊破損,鋰離子就會泄露出來,在空氣中劇烈燃燒。國內(nèi)也有植保機廠家關(guān)于電池安全看得很重的。據(jù)了解,2013年,極飛農(nóng)業(yè)在新疆做前期驗證時,就將電池安全含義為植保無人機研發(fā)的三大重點之一,與之同時展開的還有全自主飛行控制和精準(zhǔn)變量噴灑的研發(fā)。2015年,極飛智能電源管理系統(tǒng)問世,在經(jīng)過20000架次起降和超過3000小時不間斷充放電測試后。將旗下所有無人機產(chǎn)品中的電池,全部升級為智能電池。同樣,最近兩年才涉足植保無人機領(lǐng)域的大疆在消費級市場頗有相關(guān)經(jīng)驗,沿用了其消費級無人機的智能電池思路,其2016年十一月公布的MG-1S也用上了智能電池。電池管理系統(tǒng)讓智能電池更安全業(yè)內(nèi)人士都了解,電源管理系統(tǒng)最基礎(chǔ)的一項功能,就是在電池使用中監(jiān)控電流、電壓等數(shù)據(jù),在電池有可能發(fā)生故障時及時切斷電源,保障安全。極飛的智能電池就是在航模鋰離子電池的基礎(chǔ)上加入了電源管理系統(tǒng),它能夠?qū)崟r掌握無人機電池中每一片電芯的電量和健康程度。再加上更加堅固的鋁鎂合金-碳纖維外殼,使之無論是在電路異常還是外部環(huán)境沖擊的情況下都保持安全和穩(wěn)定。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
極飛的智能電池/圖來源網(wǎng)絡(luò)MG-1S配備的12000mAh智能電池,電池配備高強度表面防護外殼及減震裝置,輸出線材亦進行增強防護,提升了安全穩(wěn)定性。此外,智能電池強化了自均衡性,可保持電壓一致性,使用壽命更長久??蛰d懸停時間長達24分鐘。
大疆MG-1S的智能電池/圖來源網(wǎng)絡(luò)另外,極飛和大疆都推出了與智能電池配套的專業(yè)充電器,極飛的專業(yè)充電器,電源插頭設(shè)有雙重防護,一旦檢測到異常,充電器能自動斷電,相比傳統(tǒng)航模電池的平衡充,能夠防止過充,防止事故發(fā)生。
大疆的充電管家/圖來源宇辰網(wǎng)大疆推出了電池充電管家,充電器支持同時使用兩個充電管家,可以一次性連接12塊電池并依次充滿,降低了更換電池的頻率。另外,是否可以借鑒特斯拉的相關(guān)經(jīng)驗?現(xiàn)在特斯拉都是通過隔熱板把電池組隔成幾個小的區(qū)域,防止了高溫刺激車體內(nèi)易燃物以及其他電池組的燃燒。同時因為電池升溫有一定的時間,此類事故可以通過監(jiān)控及時通知駕乘人員采取自我保護措施。鋰離子電池起火該怎么辦?一旦某個電池單元進入熱失控狀態(tài),它會出現(xiàn)足夠的熱量,使得相鄰的電池單元也進入熱失控狀態(tài)。隨著每個電池單元輪流破裂并釋放其內(nèi)含物,就會出現(xiàn)一種反復(fù)燃燒的火焰。這就造成電池中的可燃性電解液發(fā)生泄漏,假如使用一次性鋰離子電池,則還會釋放可燃燒的鋰金屬。于是就會出現(xiàn)一個巨大的問題,這些火災(zāi)不能像正?;馂?zāi)相同對待。萬一因為操作不慎導(dǎo)致起火,該怎么辦呢?首先采用窒息法滅火,及時用防火毯蓋住電池或用干沙掩埋,立即遠離起火電池,并疏散周邊人群,等到電池完全燃盡或者不再燃燒時再對其進行處理,切記不能直接用水澆,鋰性活潑,遇水放熱,甚至可能繼續(xù)燃燒。假如沒有專用防火毯或者一時找不到干沙,與燃燒物保持距離,等待其完全燃盡后再做處理,與此同時,燃燒會出現(xiàn)大量濃煙,處理時要戴好口罩等安全防護措施,防止中毒。另外,非專業(yè)人員切勿隨意拆裝電池,因為操作不當(dāng)容易損壞電路板,也有可能引發(fā)火災(zāi)。戶外作業(yè)非常辛苦,在保障安全的前提下才能更好的完成作業(yè)任務(wù),切記不要因為提高效率而在高溫下過度使用植保無人機。
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