盐水洪水对电动汽车和其他配备锂离子电池的设备构成了严重的火灾威胁
2024 年 9 月和 10 月，飓风海伦和米尔顿引发的洪水给美国东南部地区造成了数十亿美元的损失，建筑物被推离地基，道路和桥梁被冲毁。洪水还导致数十辆电动汽车和其他电池供电的物品（如踏板车和高尔夫球车）起火。据统计，11 辆电动汽车和 48 块锂离子电池在海伦娜洪水中起火。在某些情况下，火势蔓延到房屋。
当锂离子电池组起火时，它会释放有毒烟雾，燃烧剧烈，而且极难扑灭。通常，消防员唯一的选择就是让它自己燃烧殆尽。
特别是当这些电池浸泡在盐水中时，它们会变成“定时炸弹”，用佛罗里达州消防局局长吉米·帕特罗尼斯的话来说。这是因为电池被水淹没时，火灾并不总是立即发生。根据美国国家公路交通安全管理局的数据， 2022 年飓风伊恩在佛罗里达州淹没的约 36 辆电动汽车起火，其中包括几辆在风暴过后用平板拖车拖曳的电动汽车。
许多消费者并没有意识到这种风险，而锂离子电池广泛用于电动汽车和混合动力汽车、电动自行车和踏板车、电动割草机和无绳电动工具。
我是一名机械工程师，致力于帮助解决日益电气化的社会的电池安全问题。以下是所有车主应该了解的有关水和电池起火风险的信息：
紧急救援人员处理 2022 年佛罗里达州飓风伊恩期间被浸泡在盐水中的电动汽车，其中一些还起火了。
盐水的威胁
锂离子电池起火的诱因是一个称为热失控的过程，即电池内部一系列的放热反应。
在正常工作条件下，锂离子电池发生热失控的概率小于千万分之一。但如果电池受到电气、热或机械应力，如短路、过热或击穿，热失控概率就会急剧增加。
盐水对电池来说是一个特别大的问题，因为溶解在水中的盐具有导电性，这意味着电流很容易流过它。纯水的导电性不强，但海水的电导率可能比淡水高出一千倍以上。
所有电动汽车电池组外壳都使用垫圈将内部空间与外部元件隔离开来。通常，它们的防水等级为 IP66 或 IP67。虽然这些等级很高，但它们并不能保证电池在长时间浸泡（例如超过 30 分钟）时不会漏水。
电池组还具有各种端口，用于平衡电池内部的压力并传输电力。这些端口可能是水渗入电池组外壳的潜在途径。如果电池组浸入水中，密封等级不足和制造缺陷也可能导致水渗入电池组。
水如何导致火
所有电池都有两个端子：一个标有正极 (+)，另一个标有负极 (-)。当端子连接到使用电来工作的设备（例如灯泡）时，电池内部会发生化学反应，导致电子从负极流向正极。这会产生电流并释放电池中储存的能量。
电子在电池端子之间流动，因为电池内部的化学反应在两个端子之间产生不同的电位。这种差异也称为电压。当盐水与具有不同电位的金属电池端子接触时，电池可能会短路，从而引起快速腐蚀和电弧，并产生过大的电流和热量。渗入电池组的液体导电性越强，短路电流和腐蚀速度就越高。
电池组内的快速腐蚀反应会产生氢气和氧气，腐蚀掉电池正极金属端子上的材料，并将其沉积在负极上。即使在水排干后，这些沉积物仍会形成固体短路桥，并留在电池组内，导致延迟热失控。电池被水淹没几天后可能会起火。
即使是完全放电的电池组在洪水期间也不一定安全。锂离子电池，即使在 0% 的充电状态下，其正极和负极之间仍有大约 3 伏的电位差，因此一些电流可以在它们之间流动。对于由许多电池串联而成的电池串（电动汽车中的典型配置）而言，残余电压仍然可能高到足以驱动这些反应。
包括我和我的同事在内的许多科学家都在努力了解电池组暴露在盐水中并导致热失控后可能发生的确切事件顺序。我们还在寻找有助于降低电池组被水淹没而引发火灾风险的方法。
这些措施包括找到更好的方法来密封电池组；为电池端子使用更耐腐蚀的替代材料；以及在电池组内部暴露的端子上涂抹防水涂层。
电动汽车车主应该知道什么
在大多数情况下，电动汽车仍然非常安全。然而，在飓风和洪水等极端情况下，防止电动汽车电池组浸入水中（尤其是盐水）非常重要。其他含有锂离子电池的产品也是如此。
对于电动汽车而言，这意味着在洪水发生之前将汽车撤离受影响区域或将其停放在高地上。电动自行车和电动工具等较小的物品可以移至建筑物的较高楼层或存放在高架上。
如果您的电动车在水中浸泡了数小时甚至数天，尤其是在盐水中，公共安全专家建议将其视为火灾隐患，并将其放置在远离其他贵重物品的空旷地面上。不要尝试充电或操作它。联系制造商进行检查以评估电池损坏情况。
通常，被水淹的电动汽车需要拖走进行进一步检查。但是，由于热失控在被水淹后仍可能发生，因此在经过专业评估之前，不应将汽车拖走。
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