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鋰離子電池爆炸讓人頭疼 NASA救援機器人都被燒毀

鉅大LARGE  |  點擊量:1145次  |  2020年06月09日  

鋰離子電池爆炸不僅僅是讓三星頭疼的問題,也是包括NASA在內的諸多機構的難題。2016年六月十四日在美國特種航天局(NASA)的噴氣推進實驗室里,四名研究人員準備轉運一個類猿類機器人RoboSimian。該機器人的重要用于在危險情況下進行救援。研究人員為其更換了新的鋰離子電池,開始為其充電,然后就離開了實驗室。過來一段時間,RoboSimian的鋰離子電池就發生了爆炸。先是從機器人的背后騰起一陣煙霧,隨后出現一團火焰。火焰瞬間爆燃,填滿整個房間,最后縮成一個火球穩定燃燒。整個RoboSimian機器人被燒毀。


事實上,鋰離子電池的爆炸并不是什么新聞。你不能在飛機上托運電子煙,因為其有可能在貨倉中燃燒。當然,你也不能攜帶一部三星Note7智能手機。


但是,諸如NASA機器人RoboSimian鋰離子電池的爆炸又有所不同。卡內基梅隆大學材料科學和工程學教授杰伊·惠特克(JayWhitacre)指出,單個鋰離子電池雖然也有潛在的危險,但不會引起巨大的爆炸。惠特克曾在噴氣推進實驗室從事電池科學研究工作。關于手機來說,其僅僅有單一一個鋰離子電池,但RoboSimian機器人有96個。假如說你已經看到了三星Note7電池爆炸的威力,那么可以想象RoboSimian機器人鋰離子電池爆炸更是不可想象。


況且,NASA的很多設備也是鋰離子電池驅動的,有時這些設備也被在外太空使用。因此假如在特種航天器內發生爆炸,那么后果會更嚴重。惠特克指出,在一個有限空間內能量快速釋放,很有可能是致命的。


據實驗室安全主管林恩·李(LynneLee)表示,RoboSimian的爆炸等同于一包炸藥的威力。雖然關于此次電池爆炸還沒有最終定論,但惠特克關于此次爆炸解釋稱,鋰離子電池正負極之間充斥著高度易燃的電解液。當電池開始充電時,其中的離子從正極向負極移動。惠特克指出,當你為電池充電時,就是為其通上電流,直至電池達到最大電壓。當電池達到電壓閾值時,就應當停止通電。假如此時不停止充電,那么電池就有可能發生爆炸。


RoboSimian項目負責人布雷特·肯尼迪(BrettKennedy)指出,總體上整個電池組沒有過充。他指出,電池組內有一個監控系統,會對電池的電壓和電流進行實時監控。假如電池電壓或電流超出閾值,那么將會停止供電。


但基于初步分析,電池組的一個電池模塊出現了故障,導致其向監控系統發送了錯誤信息。結果個別電池模塊發生了過充,導致了爆炸。


惠特克并沒有對這種假設發表意見,因為其僅僅是通過視頻進行推斷。但他并沒有提及的是,爆炸發生的很快,而不是電池緩慢燃燒的常見情形。


惠特克指出,機器人的電池組是由許多較小的電池模塊組成的。單個電池模塊出現問題并不少見。損壞的電池模塊會發熱燃燒,影響到附件的電池模塊,隨即發生更多燃燒。但是關于這次爆炸,惠特克稱,這有些不同,在我看來一切都是在同一時間發生的。或者某個電池模塊炸的非常快。


李曾在演講中指出,鋰離子電池是NASA電力的重要組成部分。NASA在好奇號火星探測器、朱諾木星探測器以及國際空間站中廣泛采用了鋰離子電池。


而惠特克也指出,鋰離子電池在特種航天領域,特別是衛星領域非常常見。


作為廣泛采用的供電設備,鋰離子電池的效率相對較高。而在實際飛行計劃中,所采用的鋰離子電池要經過從售前到使用的大量測試。惠特克表示,假如是電池固有的缺陷,那么NASA的工程師早前就會發現。他認為,假如我在實際飛行計劃中看到這種事情,會非常驚訝。


但是,假如是電池管理系統發生故障,或者是發生諸如RoboSimian這樣的情況,由于一個電池模塊的錯誤參數而引發爆炸,那將非常危險。因為一個航天器可能沒有足夠的防護措施來屏蔽這種潛在的爆炸。當執行外太空飛行計劃時,這種防護措施的代價過于高昂,其重量要以盎司來計。


當然,RoboSimian是一個非飛行的技術項目,噴氣推進實驗室目前正在研究如何使用它來組裝軌道結構或是超大型太空望遠鏡。假如未來其進入太空,在此之前肯定要經歷大量的測試。而現在,RoboSimian作為一個地面項目,其測試并沒有那么嚴格。


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