電動自行車火災爆炸事故原因辨識及防控

文/宋偉克

近年來，鋰電池電動自行車發(fā)展迅速，據(jù)工信部統(tǒng)計，2019 年我國電動自行車產(chǎn)量2 700 萬輛。目前，僅上海市電動自行車保有量已超過1 000 萬輛，近五年年均上牌量為120 萬輛左右，電動自行車經(jīng)營商戶3 100 余家。鋰電池電動自行車給我們帶來方便的同時也帶來了火災風險和事故隱患。近幾年鋰電池電動汽車和電動自行車火災、爆炸事故不斷發(fā)生，給人民生命、財產(chǎn)帶來嚴重損失。

火災爆炸頻繁發(fā)生

近年來，我國電動自行車火災事故頻發(fā)，并呈逐年增長趨勢，起火原因主要為電氣故障。電動自行車大多在室內(nèi)停放和充電，有的甚至停放在走道、樓梯間等公共區(qū)域，由于電動自行車車體大部分為易燃可燃材料，一旦起火，燃燒速度快，并產(chǎn)生大量有毒煙氣，人員逃生困難，極易造成傷亡。

根據(jù)應急管理部消防救援局的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020 年全國共接報電動自行車及其電池故障引發(fā)的火災近1.8 萬起，造成57 人死亡。根據(jù)上海市消防救援總隊統(tǒng)計，2020 年上海市發(fā)生電動自行車火災事故達381 起，造成20 人死亡，分別占全市火災總數(shù)的12.87%，亡人總數(shù)的41.7%?；馂钠饠?shù)已超2017 年至2019 年的總和（302 起），死亡人數(shù)也超過前3 年的總和（17 人），且造成了16 人受傷，成為火災事故的“第一殺手”。剖析381 起電動自行車火災事故，鋰電池單體故障引發(fā)火災事故占總數(shù)的34.7%，電池過充電占21.8%，短路占8.9%，自燃占3.8%，接觸不良2.9%，其他原因占27.5%，反映出電動自行車蓄電池質(zhì)量不過關是火災事故的主要原因。

事故主要原因

筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗，對鋰電池電動自行車發(fā)生火災、爆炸事故的根本原因進行探析，發(fā)現(xiàn)主要包括以下6 個方面。

非標拼裝

由于產(chǎn)品設計源頭存在安全隱患，標準約束力不足、認證不夠，部分電動車生產(chǎn)企業(yè)為迎合市場不合理需求，設計生產(chǎn)了大量預留改裝空間的車型，例如踏板區(qū)域有一定厚度且內(nèi)部中空，極易加裝改裝鋰離子蓄電池，車輛限速裝置易拆除，車輛沒有超速斷電功能等；有的生產(chǎn)廠商在涂布、卷繞過程中生產(chǎn)潔凈度和干燥度不夠，導致水分和雜質(zhì)易進入電池。

另外，使用者隨意購買、使用、改裝非標超標、假冒偽劣、殘次廢舊的鋰電池、充電器，而且大部分沒有BMS（電池必要保護管理系統(tǒng)），也是電動自行車存在安全隱患的重要原因。2020 年上海市381 起電動自行車火災事故中，有9 起火災事故是鋰電池故障，均為改裝加裝電池引起。

2020 年9 月22 日凌晨5 時2 分左右，上海市寶山區(qū)汶水路1585 弄11 號居民住宅發(fā)生火災，造成5 人死亡、1 人受傷，直接財產(chǎn)損失約43.05 萬元。經(jīng)查火災是一承租戶利用夜間為電動自行車充電，由改裝的鋰電池故障所致。

短路受損

由于鋰離子的化學特性活潑，其本質(zhì)安全較低，存在故障隱患；加上使用者私自改裝、低質(zhì)拼裝，又遇電動自行車長期顛簸、振動、高溫、水蝕，容易導致電動車線路和元件松動、開焊，進而引起鋰電池保護失效以及微短路，最終引發(fā)電動自行車在充電過程中發(fā)生短路，產(chǎn)生非常大的電流和熱量，導致電動自行車起火爆炸。

過度充電

一些電動自行車使用者認為充電時間越長充電量越多，選擇充電8 小時以上，甚至整夜充電。但充電時間過長不僅降低了鋰電池和充電器的性能，而且使鋰電池壽命嚴重受損，極易引發(fā)火災爆炸。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，電動車過充電引發(fā)的火災事故在全國鋰電池電動自行車火災爆炸中占了30%以上。

2020 年8 月5 日凌晨5 時10 分左右，廣西百色市右江區(qū)太平街隆平巷79 號民房，停放在一樓大廳里的電動自行車突然發(fā)生火災并引起數(shù)量電動自行車連環(huán)爆炸事故，造成樓內(nèi)6人死亡，直接財產(chǎn)損失7.13萬元。

高溫增壓

家中室內(nèi)炎熱高溫，電動車散熱性能受到影響，一些使用者擅自對電動車電池進行增容，加裝電池(增容或增壓)，將電池總電壓從48 V 變成60 V、72 V，增大電動自行車線路的負荷。對于密閉封裝的鋰電池來說，散熱性能降低會從內(nèi)部增大電池的壓力、熱量驟增，使得電池外殼鼓脹，或極片與電解液發(fā)生反應，產(chǎn)生氣鼓，甚至破裂，導致電池起火爆炸。

隔膜刺破

鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜和電解液組成，電池內(nèi)部緊密軋制在一起，正負極層與層之間用聚烯烴隔膜絕緣體隔開。在充電過程中，鋰離子被還原，可能在負電極表面形成金屬鋰，生長成具有像樹枝結(jié)構(gòu)一樣的刺狀結(jié)晶，并嵌入到層間結(jié)構(gòu)中，可破壞穿過電池內(nèi)部的隔膜，如果這個隔膜被刺穿或損壞，正極和負極會直接接觸造成短路，導致鋰電池瞬間爆炸；鋰離子還可能直接與空氣中的氧產(chǎn)生化學反應，發(fā)生爆炸，且爆炸常常發(fā)生在短路之前。

圖1 電動自行車火災現(xiàn)場

違規(guī)用電

一些用戶為了在室外充電，飛線、高空外放充電，無保護機制，極易引起電線短路，加上長時間充電，還會引起拖線板、電氣線路超負荷使用和充電安全隱患，引起次生危害。

2021 年8 月21 日19 時 許，湖南長沙市天心區(qū)某宿舍樓承租戶將其私自改裝了電池的電動車停放在其租住的宿舍旁的樓道內(nèi)，從出租房內(nèi)連接插線板，將充電線拉到樓道內(nèi)，利用夜間對其電動車進行充電。不料在23 時許，該電動車發(fā)生充電故障而釀火災，致同棟居民3 人死亡，車主犯失火罪被判有期徒刑3年6個月。

火災防范管理措施

近幾年，《消防法》（2021 年修改）、《公安部關于規(guī)范電動車停放充電加強火災防范的通告》（公安部2017 年12 月29 日）、GB 17761—2018《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》等法律、部門規(guī)章和通告、標準相繼出臺，對加強和預防電動自行車火災、爆炸事故提出了明確規(guī)定，對提高和落實電動自行車安全、應急管理具有重要的現(xiàn)實意義。為防范電動自行車火災，筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗，總結(jié)出以下管理措施。

規(guī)范停放充電設置

一是規(guī)范停放充電場地。在住宅小區(qū)、醫(yī)院、學校、商場、集貿(mào)市場、步行街、影劇院、體育場館、展覽館、旅游景點等人員流動較多的場所、交通集散地等處應當配套建設電動自行車停放設施、設置專用停放場地。

電動自行車設專用停放區(qū)、充電車棚或車庫，位置應當設置在建筑外部獨立區(qū)域集中停放、充電。集中充電點與相鄰建筑，或充電車之間應保持一定的安全距離，選用不燃材料搭設或設置分隔。

二是明確禁止區(qū)域。設置嚴禁電動自行車停放、充電的區(qū)域。如住宅建筑物首層門廳、共用走道、樓梯間、樓層樓道和電梯前室等共用部位；疏散通道、安全出口、消防車通道及其兩側(cè)影響通行的區(qū)域；高層及以上建筑、人員密集場所的室內(nèi)；人員居住比較密集和群租房區(qū)域內(nèi)等。

三是加強日常管理。設置的電動車專用停放場地應落實專人或委托專業(yè)服務機構(gòu)管理，如電動自行車停放、充電點的日常管理等。

嚴格充電設施保護

一是建設配套充電設施。應加大對電動自行車集中停放場所及充電設施建設的投入；增加敞開式地面車棚等電動自行車集中停放場所的充電設施；新建、改建、擴建電動自行車停放點，按照相關標準，配套建設充電設施。

二是選用專用裝置。應設置智能專用充電裝置并配置專用配電箱，充電裝置應具備定時斷電、穩(wěn)定電壓、過載保護、短路保護、漏電保護等功能，充電時應充分兼顧鋰電池的壽命、容量和安全性，充電設施應具有安全保障措施。

三是設置充電保護。應落實充電保護，設定充電電壓上限、放電電壓下限、電流上限，以及限制充電時間等數(shù)值。其中，設定充電電壓上限為4.2 V，放電截止電壓為3.0 V。定時斷電控制在4 小時之內(nèi)。如果電動自行車充電電壓高于4.2 V 甚至5 V，或電壓低于3.0 V 甚至2.4 V，會導致電池內(nèi)壓迅速上升，部分材料會被破壞，危險性也越高；電流過大時，鋰離子來不及進入儲存格，將聚集于材料表面產(chǎn)生鋰原子結(jié)晶，這與過充電一樣，會造成危險性。

規(guī)范電氣裝置使用

電動自行車發(fā)生火災和爆炸，除了電池及充電存在問題，還與電氣線路使用不規(guī)范以及線路發(fā)熱都有關系。規(guī)范電氣裝置使用、安裝漏電保護裝置即可降低其火災事故。

一是“一機一閘一?！?。用電過程中，應加強使用臨時用電裝置、臨時線路安全管理，電氣箱柜、開關箱實行“一機一閘一?！敝贫?，落實“五防一通”(防火災、防雨水、防滲漏、防觸電、防小動物，通風散熱)，確保電氣設備保護、接地保護和漏電保護等裝置齊全、可靠、有效。

二是規(guī)范電氣敷設。電氣線路應采用規(guī)范敷設和安全型插座，電線穿管，接頭進盒，線路固定。禁止電線破損老化、拖地蹚水、接頭裸露，以及充電器受重使用(充電器僅靠電線吊著充電)，禁止使用缺PE 線、火零線或火地線錯位的電氣線路或拖線板。

三是健全漏電保護。應設置漏電保護裝置，防止因漏電而引起的人身觸電事故，防止電氣火災爆炸事故，防止電氣設備損壞事故。漏電保護裝置每個月應定期檢查一次。

四是禁止電路零亂。禁止使用國家淘汰的“萬用”“萬能”插座和拖線板，禁止一個插座或一個插頭連接多個拖線板、電氣回路和亂接亂拉；禁止電氣線路“一拖多”“小拖大”，禁止拖線板與拖線板串聯(lián)使用，應使用5 m 以下的電源線。

加強火險事故預防

一是使用防火材質(zhì)。電動自行車集中停放及充電場所的建筑構(gòu)件應采用不燃材料，禁止使用聚氨酯泡沫、有機塑料、竹木等可燃易燃材料搭設集中停放及充電場所的遮蔽太陽或風雨的設備。

二是配備消防裝置。電動自行車集中停放區(qū)及充電場所的頂部應安裝消防噴淋裝置、火災探測報警器，并配置消防滅火器材。設置消防噴淋裝置有難度的可以安裝獨立式懸掛七氟丙烷氣體或干粉等自動滅火裝置，也可在場所配備裝水的大桶（將問題電池或起火電池扔入大桶，浸沒在水中，效果較好）。

三是覆蓋視頻監(jiān)控。電動自行車集中停放及充電場所區(qū)域應安裝攝像設備，增設視頻監(jiān)控管理，實施全程錄像。視頻監(jiān)控的范圍要能覆蓋整個區(qū)域，錄像內(nèi)容要求清晰、流暢、無遮擋。

四是落實檢查檢測。落實電動自行車集中停放區(qū)及充電場所消防噴淋裝置、火災探測報警器、消防滅火器材、電氣設備和電氣線路，以及視頻監(jiān)控、安全附件、漏電保護等裝置的定期檢查、檢測和維保，確保其齊全、可靠、有效。

落實源頭安全管理

一是推進標準制約。相關部門應從產(chǎn)品設計、生產(chǎn)源頭上推進鋰電池電動自行車設計、生產(chǎn)標準化建設，加強標準制約力，建立電動自行車全鏈條、全流程、全生命周期閉環(huán)信息管理流程。

應對現(xiàn)有電動自行車安全技術(shù)規(guī)范進行修訂補充，增加對鋰離子蓄電池的過充保護和短路保護要求，增加電動自行車具備超速斷電功能的要求，從技術(shù)上改進產(chǎn)品設計、生產(chǎn)，完善“防篡改”要求，消除電動自行車違規(guī)拼裝、加裝、改裝的空間。

同時，要制定出臺國家強制性標準，整合已有的電動自行車用鋰電池推薦性標準（如QB/T 2947.3—2008《電動自行車用蓄電池及充電器 第3 部分：鋰離子蓄電池及充電器》、GB/T 36972—2018《電動自行車用鋰離子蓄電池》），把目前電動自行車新國標明確的產(chǎn)品3C 強制性認證，延伸、覆蓋到電動自行車鋰離子蓄電池、充電器等方面，推動電動自行車用鋰電池充電標準、協(xié)議、接口的統(tǒng)一。

還要對電動自行車及蓄電池產(chǎn)品賦碼，與非機動車登記管理系統(tǒng)的電動自行車牌照信息進行綁定，推廣電動自行車電子牌照，構(gòu)建產(chǎn)品及運行數(shù)字化追溯鏈，方便銷售者和管理者對產(chǎn)品信息一致性進行核驗。

二是加強重點教育。由于電動自行車使用者約有70%為外賣快遞從業(yè)人員，是電動自行車安全使用的責任主體。應加強外賣快遞從業(yè)人員安全教育，引導其自覺遵法守法。應在正規(guī)的商店購買符合國家標準的電動自行車、蓄電池、充電器等產(chǎn)品，禁止擅自拼裝、改裝電動自行車，禁止擅自加大電壓超標蓄電池（大于48 V）、電動機等動力裝置，禁止電動自行車包括蓄電池進樓入戶、違規(guī)停放、飛線充電等行為，禁止使用樓道、街面等普通電氣插座充電。