電動車

台灣行政院提出將在 2035 年禁售燃油機車、2040 年禁售燃油汽車的法案,希望可以解決空汙問題。減少移動汙染源目前的解套方法,就是用電動車取代燃油車。若大量設置充電站、提升電池的續航力,幾乎就能提高電動車的使用率,但電池故障或老化等問題也是目前的一大挑戰,來看看電動車的電池可能會惹出什麼禍吧。

電動車不能和燃油車一起停放在地下停車場?

2021 年,德國一間地下停車場發生大火,災後歷經 5 個月後停車場才再次開放,光是整修費用就高達 195,000 歐元。雖然這次火災只燒掉一輛舊款的福斯Golf 汽車,卻使土木工程專家 Michael Kuhnlein 提出了警告:「未來將禁止電動和混合動力車一起停放在地下停車場。」

為什麼電動車和燃油車必須分開停放?原因是:電動車的鋰離子電池(Lithium-ion battery,以下稱鋰電池)起火只能用水冷卻,因為它屬於化學火,一旦燃燒能持續好幾天──所以電動車起火,消防隊將無法撲滅這些火勢,只能任由車輛燒毀。

此外,大多數的地下停車場高度都不夠,一旦發生火災,無法使用重型設備拖出燃燒的車輛,隨著燃燒的熱量過多、時間過長,混凝土會爆裂、鐵會熔化,電動車起火反而會助長地下停車場倒塌的風險!

電動車失火,竟成了打火兄弟的夢魘

2021 年 7 月發生在台南的特斯拉自撞起火意外,也凸顯出電動車失火讓消防人員壓力山大的原因。

一般燃油車起火點,通常在側邊油箱或是引擎,火勢看得見,消防人員只要對準火源,最快 20 分鐘、2 部水箱車就能撲滅;但電動車的電池位於汽車底部,一旦起火,水柱難以直接噴灑,此次消防人員動用了 20 噸水量,相當於 6 部水箱車,才將火勢撲滅!

此外,鋰電池有熱失控的問題,部分鋰電池起火,會引發其他鋰電池起火的連鎖反應,而裝設在特斯拉底部的鋰電池就有上千顆;再加上電動車鋰電池蓄積的能量極高,相當於一個普通家庭 2 天的用電量,若起火會釋放出大量的高熱。就算火勢撲滅,由於電池溫度還是很高,仍會因為熱失控再次復燃──即使消防人員不斷灑水,也要 1 個多小時才能撲滅,而且還得再花 40 分鐘降溫,就是怕電池復燃,使得救災過程極為耗時和危險。

再來,電動車在意外發生時,有自動切斷電源迴路的機制,以防觸電。但若火災造成系統損壞,就必須手動切斷電源,然而每台電動車的設計都不同,因此消防人員必須先看手冊,了解該車款的電池與高壓組件配置才能滅火,但這樣已經延誤救災的時間了!

另外,鋰電池內含鋰、鈷、鎳,以及稀土等各式金屬,燃燒後會產生大量有毒氣體,消防人員必須穿戴全套個人防護裝備,否則會對呼吸道的安全有很大威脅,更使滅火難上加難。

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電池技術大躍進,讓電動車車主不再提心吊膽

鋰電池因具有高能量密度和長循環壽命的特性,所以廣泛應用於電動車,但隨著電池故障的起火意外頻傳,令消費者擔憂的安全問題也浮上檯面。

有鑑於此,美國 Nanotech Energy 利用創新材料石墨烯(Graphene),研發出不可燃石墨烯電池(Non-flammable Graphene Battery),透過石墨烯電極的改進性能與具有熱穩定性的電解質專利(Organolyte™)相結合,可防止電池著火──這項發明可望解決鋰電池長期存在的安全問題。

在進行針刺測試(Nail Penetration Test)時,鋰電池會起火;而石墨烯有機電解質(Graphene Organclyte)電池則保持穩定,不起火、不爆炸。另外,在 365℃ 高溫測試(Oven Test)中,後者同樣也表現出極大的彈性,沒有導致火災或爆炸。

電動車已是未來趨勢,以石墨烯作為電池材料,不論在壽命、充放電及續航力上皆完勝鋰電池,這引起電動車相關領域的高度關注。它同時也是環保材料,奈米技術讓其具有更高的安全性、成本效益和可持續性,還兼具更多的有機性。

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Nanotech Energy 表示,不可燃石墨烯電池預計於 2022 年開始生產,屆時電動車的電池技術會更完善,行車也會更加安全。

參考資料:行政院環保署inFranken.deTVBS新聞網Nanotech Energy