新能源汽車火災(zāi)事故原因分析及撲救措施簡析

王珂

摘要：近年來，我國多項(xiàng)新能源汽車支持政策的出臺(tái)使得新能源汽車行業(yè)在我國發(fā)展態(tài)勢良好。但隨著新能源汽車的大規(guī)模普及，動(dòng)力電池具有的不可避免的自反應(yīng)放熱特性受到了廣泛關(guān)注，越來越多的新能源汽車火災(zāi)事故也出現(xiàn)在大眾視野，該類事故給消防救援部門帶來了一系列新挑戰(zhàn)。本文主要根據(jù)新能源汽車結(jié)構(gòu)，深入分析了新能源汽車火災(zāi)事故發(fā)生的原因及事故特點(diǎn)，并有針對(duì)性地提出了新能源汽車火災(zāi)可采取的幾點(diǎn)撲救措施，為應(yīng)急救援工作的開展提供參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；火災(zāi)；撲救措施

引言

經(jīng)過近幾年的“節(jié)能減排”，世界各國已經(jīng)達(dá)成了一個(gè)共識(shí)，那就是汽車新能源化是全球汽車發(fā)展的唯一方向。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國2021年新能源汽車銷量達(dá)到298.9萬輛，同比增長169.1%［1］ADDINNE.Ref.{CA5BA61C-C785-4DD5-88B2-FD8332C72A52}。隨著我國新能源汽車銷量快速增長，保有量不斷提高，新能源汽車自燃、爆炸等安全事故頻頻發(fā)生，引起了社會(huì)的持續(xù)關(guān)注，也對(duì)國家消防應(yīng)急管理和新能源汽車行業(yè)的發(fā)展提出了巨大的挑戰(zhàn)。面對(duì)這些事故繼續(xù)沿用傳統(tǒng)燃油汽車火災(zāi)的撲救經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)無法滿足實(shí)際需要。相反，如果循規(guī)蹈矩，無異于“火上澆油”，甚至還可能讓人員生命受到威脅。因此，加強(qiáng)新能源汽車火災(zāi)防控及撲救對(duì)策研究是很有必要的。

一、新能源汽車動(dòng)力源

新能源汽車是指采用新型動(dòng)力系統(tǒng)，完全或主要依靠新型能源驅(qū)動(dòng)的汽車。目前我國主流的新能源汽車類型主要包括：純電動(dòng)車、插電混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車［2］ADDINNE.Ref.{55FFAE71-19D6-4BE0-A186-582DB61FD908}。新能源汽車主要以鋰電池作為動(dòng)力源。按照正極材料不同分類，鋰電池主要分為：磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、三元鋰，其特性如表1所示。

二、新能源汽車火災(zāi)事故原因分析

（一）鋰電池?zé)崾Э?/p>

鋰電池?zé)崾Э厥切履茉雌嚮馂?zāi)事故的主要原因［3］ADDINNE.Ref.{807B76DC-6650-418F-B98F-D10DA286C3FB}。鋰電池?zé)崾Э厥侵赣捎诟鞣N原因使電池產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)大于散發(fā)的熱量，導(dǎo)致熱量大量堆積從而引起電池燃燒甚至爆炸，同時(shí)伴有大量有害氣體產(chǎn)生。電池?zé)崾Э乜梢苑譃槿齻€(gè)階段：第一階段——電池內(nèi)部熱失控階段。在這一階段，電池由于內(nèi)部短路產(chǎn)生大量熱量，各類離子和枝晶沉積在電解液中導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，產(chǎn)熱進(jìn)一步增加，直至SEI膜分解。隨著SEI膜的分解反應(yīng)進(jìn)行，鋰離子又與電解液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，直至隔膜完全分解，此時(shí)電池完全短路，電池內(nèi)部溫度急劇上升。第二階段——電池鼓包階段。該階段是電池?zé)崾Э氐墓拯c(diǎn)階段，主要由于正極材料、粘結(jié)劑、電解液都在這一階段分解。第三階段——電池?zé)崾Э兀ㄊщA段。由于電池內(nèi)部電解液的分解產(chǎn)生大量易燃易爆氣體，讓電池體積不斷膨脹，壓力不斷上升，到達(dá)臨界點(diǎn)隨之發(fā)生爆炸［4］

（二）鋰電池?zé)崾Э卦蚍治?/p>

內(nèi)部產(chǎn)熱和外部濫用是電池?zé)崾Э氐膬纱笥|發(fā)原因［5］ADDINNE.Ref.{F21C2822-D789-4AF6-A388-632CC5E1BBA0}。

1.外部濫用引發(fā)

一般情況下，由外部濫用引發(fā)鋰電池?zé)崾Э氐脑蛴腥齻€(gè)，分別為機(jī)械濫用、電濫用、熱濫用。機(jī)械濫用是指鋰電池單體或電池組由于受到碰撞、擠壓、穿刺等外力作用下產(chǎn)生形變或不同位置發(fā)生相對(duì)位移造成電池內(nèi)部短路。電濫用一般包括外短路、過充、過放幾種形式，其中過充電最易導(dǎo)致鋰電池?zé)崾Э亍釣E用一般由于外部環(huán)境溫度過高或溫度控制系統(tǒng)失效所導(dǎo)致。局部過熱是發(fā)生在電池組中典型的熱濫用情況。以上三種外部濫用形式很少獨(dú)立存在，都是由其中某一種形式發(fā)展而來，環(huán)環(huán)相扣，但最終結(jié)果都是發(fā)生了熱失控。

2.內(nèi)部產(chǎn)熱引發(fā)

內(nèi)部短路廣義上指由于各種原因?qū)е码姵卣?fù)極直接接觸的現(xiàn)象，根據(jù)接觸的面積不同，所造成的后果不同。若電池正負(fù)極接觸面積小，由內(nèi)短路產(chǎn)生的熱量也較小，對(duì)電池的熱失控幾乎沒有影響，這種情況常見于電池的制造瑕疵、老化等，但隨著時(shí)間的推移，電池內(nèi)部殘余電解液逐漸增加，電池內(nèi)阻減小，由內(nèi)短路產(chǎn)生的熱量逐漸增加，引發(fā)熱失控的風(fēng)險(xiǎn)則會(huì)大大提升。

（三）新能源汽車火災(zāi)事故類型分析

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，純電動(dòng)車型是發(fā)生新能源火災(zāi)事故最多的車型。因過度充電、放電是導(dǎo)致新能源火災(zāi)事故的第一誘因，占總事故一半以上，其次為碰撞后和行駛中的自燃?？梢娦履茉雌囋陟o置、行駛、充電狀態(tài)下均可能發(fā)生熱失控起火事故（見表2）。因此消防人員在處理事故時(shí)應(yīng)針對(duì)不同情況采取相應(yīng)措施，從而能夠快速處理事故，爭取救援時(shí)間。

（四）新能源汽車火災(zāi)事故特點(diǎn)

鋰電池是新能源汽車區(qū)別于傳統(tǒng)燃油汽車的重要標(biāo)志，同時(shí)也為人們帶來了新的火災(zāi)防治特點(diǎn)［6］ADDINNE.Ref.{2386EF32-1BD9-4C5E-9EBA-AD487B34227E}。

1.火災(zāi)發(fā)生難預(yù)測

新能源汽車鋰電池的熱失控事故，按發(fā)生時(shí)間大致分為兩類，一是電池組受到碰撞、擠壓、穿刺等外力作用導(dǎo)致電池產(chǎn)生形變，從而短路發(fā)生熱失控，燃燒甚至爆炸，這類事故往往發(fā)生的速度快，危害性高。二是由于車輛浸水、過充或電池老化導(dǎo)致電池組內(nèi)部短路，產(chǎn)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，且無法被汽車熱管理系統(tǒng)檢測，當(dāng)超過臨界溫度即發(fā)生熱失控，這類事故往往發(fā)生在車輛行駛中或靜置時(shí)，難以被預(yù)測。

2.火勢蔓延快、燃燒溫度高

新能源汽車鋰電池出現(xiàn)熱失控后，會(huì)在燃燒過程中釋放大量的易燃?xì)怏w，導(dǎo)致火勢快速蔓延，電池內(nèi)溫度迅速升高。有相關(guān)部門通過實(shí)際測試，鋰電池內(nèi)部燃燒溫度最高能達(dá)到1000℃以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通汽油、柴油燃燒時(shí)的溫度。鋰電池在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量可燃混合物并向周圍噴濺，噴射火焰的最遠(yuǎn)距離可以達(dá)到6m。因此當(dāng)鋰電池電動(dòng)汽車發(fā)生火災(zāi)時(shí)，容易對(duì)周邊環(huán)境和人員造成嚴(yán)重危害。

3.火災(zāi)有害氣體多

汽車在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量有毒氣體，如一氧化碳、二氧化硫等，但新能源汽車與傳統(tǒng)汽車間最大的區(qū)別是新能源汽車的鋰電池燃燒會(huì)額外產(chǎn)生氟化氫等多種有毒氣體，另外由于新能源汽車特性，搭載的電子元器件較多，一旦發(fā)生燃燒，也會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害氣體，這些物質(zhì)均有不同程度的毒性，吸入會(huì)危害救援人員的身體健康。

4.觸電風(fēng)險(xiǎn)大

新能源汽車一般配備了高電壓大容量電池組，一些車型的驅(qū)動(dòng)電壓高達(dá)500V以上，火災(zāi)發(fā)生時(shí)可能導(dǎo)致高壓電線裸露、接地，使車身帶電或在現(xiàn)場一定范圍內(nèi)形成跨步電壓，若處理不當(dāng)，更容易引起電池內(nèi)部短路，不但會(huì)導(dǎo)致火勢進(jìn)一步加重，還有可能對(duì)消防救援人員造成電擊傷害。

5.火災(zāi)持續(xù)時(shí)間長

由于鋰電池燃燒特性，在明火被撲滅后，電池內(nèi)部仍可能持續(xù)升溫導(dǎo)致電池復(fù)燃。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)處理新能源車輛火災(zāi)事故所需的總用水量和所需時(shí)間都明顯大于傳統(tǒng)燃油車輛火災(zāi)事故。因此應(yīng)對(duì)新能源車輛火災(zāi)事故對(duì)于消防人員的體力和裝備指揮調(diào)度提出了更嚴(yán)苛的要求。

三、新能源汽車火災(zāi)撲救措施

（一）強(qiáng)化接警調(diào)度

指揮中心接到鋰電池汽車報(bào)警，應(yīng)立即向報(bào)警人詢問起火車輛的品牌、型號(hào)，同時(shí)查詢車輛的電池種類和容量等相關(guān)信息，做好相應(yīng)準(zhǔn)備。如若現(xiàn)場的火災(zāi)規(guī)模較大，應(yīng)及時(shí)與公安交警、供電企業(yè)、醫(yī)療等應(yīng)急聯(lián)動(dòng)單位聯(lián)系，并派遣火災(zāi)救援專家、技術(shù)人員等到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行協(xié)同處置。優(yōu)先考慮調(diào)派重型泡沫水罐車，保證足夠用水量，攜帶破拆工具、有毒氣體探測儀、水幕水帶及個(gè)人防護(hù)裝備［7］。

（二）選擇合適滅火器

根據(jù)德國國家消防局總部制定的電動(dòng)汽車事故處理標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下，使用消防用水是可以成功撲救鋰離子電池汽車起火事故，但用水量大，所需時(shí)間長。對(duì)于小型火焰可以用滅火器撲滅，最好是干粉或泡沫滅火器，保持滅火器標(biāo)簽上標(biāo)明的距離；對(duì)于已成型的汽車火災(zāi)可用水、壓縮泡沫滅火器撲救；應(yīng)減少傳統(tǒng)大型泡沫滅火器的使用，由于鋰電池在熱失控發(fā)生后會(huì)釋放出可燃?xì)怏w，運(yùn)用依靠阻止與可燃?xì)怏w接觸原理的泡沫滅火器不僅滅火效果會(huì)因此受到影響，還會(huì)影響鋰電池內(nèi)部熱量的散發(fā)。

（三）做好個(gè)人安全防護(hù)

消防人員在新能源汽車火災(zāi)撲救中應(yīng)做好個(gè)人安全防護(hù)，除佩戴消防頭盔、手套、空氣呼吸器等基本防護(hù)裝備外，還須根據(jù)現(xiàn)場情況穿著絕緣服、絕緣靴等特殊防護(hù)裝備。

（四）規(guī)范現(xiàn)場處置

1.消防人員到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場后，應(yīng)立即劃分警戒區(qū)域，設(shè)立警戒標(biāo)識(shí)，控制火災(zāi)現(xiàn)場，并疏散無關(guān)人員［8］。

2.若有條件接近起火車輛，應(yīng)第一時(shí)間通過操作手動(dòng)應(yīng)急斷路器或者斷開汽車鋰電池的正負(fù)極等方式切斷車輛電源，并拔掉動(dòng)力控制器的保險(xiǎn)絲。

3.根據(jù)車輛的狀態(tài)，采取支撐、牽拉等方式對(duì)車輛進(jìn)行穩(wěn)固，防止車體結(jié)構(gòu)發(fā)生位移導(dǎo)致鋰電池?zé)崾Э丶觿?，保證作業(yè)安全。

4.設(shè)立安全觀察小組，充分利用熱成像儀等檢測設(shè)備對(duì)起火車輛及周邊環(huán)境進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)車體漏電、溫度急劇升高、有害氣體產(chǎn)生等異常情況時(shí)注意加強(qiáng)防護(hù)，必要時(shí)撤離現(xiàn)場，并采用霧狀射流掩護(hù)。

參考文獻(xiàn)

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