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鋰離子電池爆炸也讓NASA頭疼

鉅大LARGE  |  點擊量:1071次  |  2019年01月22日  

據國外媒體報道,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6月14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。該機器人的主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。對于手機來說,其僅僅有單一一個鋰離子電池,但RoboSimian機器人有96個。如果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。因此如果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。雖然對于此次電池爆炸還沒有最終定論,但惠特克對于此次爆炸解釋稱,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。如果此時不停止充電,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。如果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。但是對于這次爆炸,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,如果是電池固有的缺陷,那么NASA的工程師早前就會發現。他認為,“如果我在實際飛行計劃中看到這種事情,會非常驚訝。“


但是,如果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,其重量需要以盎司來計。


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。“如果未來其進入太空,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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