新能源汽車(chē)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)及安全對(duì)策分析

黎 濤

（1.上海大學(xué)，上海 201204；2.上海市浦東新區(qū)消防救援支隊(duì)，上海 201204）

1 新能源汽車(chē)的概念和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

由于石油等資源的能源危機(jī)和傳統(tǒng)汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，發(fā)展新能源汽車(chē)已成為全球主要經(jīng)濟(jì)體共識(shí)。當(dāng)前我國(guó)得益于現(xiàn)代高科技進(jìn)步和國(guó)家新能源戰(zhàn)略布局，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到前所未有的發(fā)展，擁有廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展?jié)摿1]。

新能源汽車(chē)是指“采用新型動(dòng)力系統(tǒng)，完全或者主要依靠新能源驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，包括插電式混合動(dòng)力（含增程式）汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)等”[2]。一般來(lái)說(shuō)，新能源汽車(chē)分為純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、燃?xì)馄?chē)、燃燒電池電動(dòng)汽車(chē)和生物燃燒汽車(chē)等類(lèi)型[3]。通過(guò)查詢(xún)中國(guó)汽車(chē)協(xié)會(huì)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)在2016—2018年間的新能源汽車(chē)銷(xiāo)量分別占全球汽車(chē)銷(xiāo)量的65.47%，49.03%，62.23%。2018年，我國(guó)新能源汽車(chē)的銷(xiāo)售量達(dá)到了125.6萬(wàn)輛，既是全球最大的新能源汽車(chē)消費(fèi)國(guó)，又是全球最大的新能源汽車(chē)制造國(guó)。伴隨著我國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車(chē)動(dòng)力電池也得到了前所未有的增長(zhǎng)和應(yīng)用。從當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)來(lái)看，動(dòng)力電池從制作原料不同主要分為7種[4]：磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈦酸鋰電池、三元材料電池、多元復(fù)合電池、鎳氫電池、超級(jí)電容器。

通過(guò)《新能源汽車(chē)藍(lán)皮書(shū)：中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2017）》中發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)整理而成的2017年我國(guó)動(dòng)力電池總配套量表（見(jiàn)表1）可看出，鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域最廣，總配套量占據(jù)了市場(chǎng)動(dòng)力電池總配套量的80%以上，是最主要的新能源汽車(chē)動(dòng)力電池。

表1 2017年我國(guó)動(dòng)力電池總配套量

新能源汽車(chē)的普及給人們帶來(lái)極大的便利，但伴隨而來(lái)的動(dòng)力電池（以鋰電池為主）引發(fā)的火災(zāi)已成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)和亟須正視的安全問(wèn)題。在我國(guó)，根據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，新能源汽車(chē)起火引發(fā)的事故在2017—2018年超過(guò)60起，2019年超過(guò)70起[5-6]，2020—2022年更是呈猛烈上升趨勢(shì)。

2 新能源汽車(chē)火災(zāi)成因及隱患分析

由于近些年來(lái)頻發(fā)的以鋰電池為主要?jiǎng)恿Φ男履茉雌?chē)安全和火災(zāi)事故，不僅限制了新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且危害了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此對(duì)新能源汽車(chē)及其動(dòng)力鋰電池安全性問(wèn)題的研究十分有必要。在進(jìn)行新能源汽車(chē)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)隱患分析之前，對(duì)新能源汽車(chē)主體結(jié)構(gòu)和鋰電池原理構(gòu)造的了解和認(rèn)識(shí)是重要前提和基礎(chǔ)。

新能源汽車(chē)主要指以鋰電池為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(chē)，其主要由電源控制系統(tǒng)、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成[7]，具體見(jiàn)圖1。

圖1 新能源汽車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖

鋰電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解液（電解質(zhì)和有機(jī)溶劑結(jié)合）組成，正負(fù)兩極浸潤(rùn)在電解液中，Li+以電解質(zhì)為介質(zhì)從而在正負(fù)兩極之間運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電池的充放電過(guò)程[8]。并且，為了避免正負(fù)極通過(guò)電解液發(fā)生短路問(wèn)題，生產(chǎn)時(shí)需要用隔膜將鋰電池的正負(fù)兩極進(jìn)行分隔。具體來(lái)說(shuō)，鋰電池的工作原理見(jiàn)圖2[9]，在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)正負(fù)電極之間往返嵌入和脫嵌；充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，并經(jīng)過(guò)非水電解質(zhì)嵌入到負(fù)極中，而使負(fù)極處于富Li+狀態(tài)，放電時(shí)過(guò)程剛好相反。通過(guò)對(duì)鋰電池的原理和構(gòu)造分析可以看出，鋰電池的高能量?jī)?chǔ)存與釋放都是在一個(gè)狹小的空間內(nèi)完成。為了提高鋰電池的單位儲(chǔ)能效應(yīng)，鋰電池研發(fā)和生產(chǎn)商們都會(huì)盡可能得壓縮鋰離子的傳送空間（即隔膜）。因此通常提高鋰離子電池效能的最直接方法就是減少隔膜的厚度，從而使電池內(nèi)Li+的狹小空間愈發(fā)狹小。但愈發(fā)薄的隔膜會(huì)增加正負(fù)兩極直接接觸從而造成短路的風(fēng)險(xiǎn)，從而更易造成短路引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸，這就是人們通常所說(shuō)的“熱失控”。此外，鋰電池除正常充放電電化學(xué)反應(yīng)之外，存在的一些副反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)熱[10]。

圖2 鋰離子電池工作原理示意圖

2.1 汽車(chē)鋰電池火災(zāi)危害性

雖然鋰電池具備一系列良好的使用性能和優(yōu)勢(shì)，并且在新能源汽車(chē)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但同時(shí)也存在燃燒和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。由鋰電池引發(fā)的汽車(chē)火災(zāi)表現(xiàn)出顯著的氣體火特征，主要為C類(lèi)預(yù)混火[11]。汽車(chē)鋰電池火災(zāi)通常具有以下區(qū)別于一般火災(zāi)的特點(diǎn)和危害。

1）燃燒速度快，鋰電池火災(zāi)容易造成蔓延。

2）鋰電池燃燒爆炸會(huì)產(chǎn)生可燃有害氣體，毒性大。

李順明：落實(shí)政策“大禮包”的關(guān)鍵在于：一是政府一把手要主動(dòng)承擔(dān)紓困民企的主體責(zé)任。作為領(lǐng)導(dǎo)，應(yīng)該以黨中央、國(guó)務(wù)院的決策部署為指導(dǎo)，親力親為地解決民營(yíng)企業(yè)的發(fā)展問(wèn)題，年初做安排，年中看進(jìn)展，年末抓總結(jié)，切實(shí)掃清困擾民營(yíng)企業(yè)發(fā)展的制度性障礙。二是強(qiáng)化政府部門(mén)之間的協(xié)調(diào)力度。民營(yíng)企業(yè)發(fā)展問(wèn)題涉及財(cái)政、稅務(wù)、發(fā)改、工信、住建、國(guó)土、規(guī)劃、市場(chǎng)監(jiān)管等部門(mén)，建議各涉及部門(mén)加強(qiáng)協(xié)調(diào)配合，切勿踢皮球，通過(guò)形成合力化解制約民營(yíng)企業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。三是強(qiáng)化法制保障。司法部門(mén)在接到民營(yíng)企業(yè)的合理訴求時(shí)，應(yīng)依法及時(shí)調(diào)查清楚造成問(wèn)題的原因，做到早判、準(zhǔn)判，為民營(yíng)企業(yè)發(fā)展提供法律保障?！?/p>

3）燃燒爆炸產(chǎn)生的火焰噴射距離遠(yuǎn)，常伴內(nèi)溶物的飛出和濺射，加大了起火爆炸的危害度。

4）鋰電池的燃燒熱值大，滅火難，存在復(fù)燃風(fēng)險(xiǎn)。

5）汽車(chē)鋰電池起火，對(duì)周邊物體易造成較大的危害并存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 汽車(chē)鋰電池火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素分析

新能源汽車(chē)上使用的鋰電池都是通過(guò)串并聯(lián)成組工作，如果單個(gè)電池組發(fā)生熱失控后，局部釋放產(chǎn)生的能量就會(huì)向周?chē)鷶U(kuò)散傳播，極大可能引起周?chē)姵氐臒崾Э兀瑪?shù)千顆電芯間連鎖反應(yīng)，容易造成電池組的全面起火爆炸，釋放出巨大的能量。因此在極端情況下，鋰電池的一個(gè)小故障就很有可能造成大災(zāi)難。造成鋰電池?zé)崾Э氐囊蛩乜煞譃閮?nèi)外部因素，內(nèi)部因素主要有電池本身存在制造缺陷和工藝不足；外部因素主要有機(jī)械濫用、高溫?zé)釠_擊、短路、過(guò)充電等[12]。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，造成新能源汽車(chē)鋰電池起火燃燒爆炸的原因可分為4種[13]：電池過(guò)充電、外部短路、內(nèi)部短路、機(jī)械碰撞。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，由鋰電池引發(fā)的汽車(chē)火災(zāi)安全隱患問(wèn)題主要原因就是鋰電池本身存在的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題和工藝缺陷。

3 安全對(duì)策

面對(duì)著日益增長(zhǎng)的新能源汽車(chē)火災(zāi)事故，如何降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，提高新能源汽車(chē)安全使用率成為當(dāng)下亟須解決的重要問(wèn)題。而且，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布的《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》里也提出：“大幅提升產(chǎn)品安全和質(zhì)量水平”的基本原則，“產(chǎn)品設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成滿(mǎn)足功能安全要求，實(shí)現(xiàn)全生命周期的安全生產(chǎn)和使用”的主要目標(biāo)，“提升產(chǎn)品質(zhì)量安全水平”的重點(diǎn)任務(wù)。因此，筆者立足國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)火災(zāi)隱患現(xiàn)狀并結(jié)合國(guó)外應(yīng)對(duì)新能源汽車(chē)消防安全的措施，提出解決我國(guó)新能源汽車(chē)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的安全對(duì)策。

3.1 國(guó)家方面

1）管理部門(mén)，出臺(tái)更為科學(xué)嚴(yán)格的鋰電池生產(chǎn)規(guī)范和安全標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)定新能源汽車(chē)安全生產(chǎn)的準(zhǔn)入門(mén)檻，提高安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化對(duì)新能源汽車(chē)從生產(chǎn)到使用再到報(bào)廢的閉環(huán)式管理。盡快出臺(tái)新能源汽車(chē)更為細(xì)致的規(guī)范和法律條文，讓企業(yè)、消費(fèi)者、執(zhí)法部門(mén)等做到有規(guī)可循、有法可依。

3.2 企業(yè)方面

新能源汽車(chē)的安全問(wèn)題，預(yù)防為先。提升新能源汽車(chē)的鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量安全，是預(yù)防新能源汽車(chē)火災(zāi)的基石。

1）設(shè)計(jì)階段，優(yōu)化鋰電池設(shè)計(jì)，保障鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)，在改善鋰電池材料和優(yōu)化內(nèi)部性能的同時(shí)，將安全、可靠、穩(wěn)定的理念融入其中。

2）生產(chǎn)階段，嚴(yán)控鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)是鋰電池和新能源汽車(chē)的第一道“守護(hù)門(mén)”，不可盲目追求利潤(rùn)而忽視產(chǎn)品質(zhì)量安全。

3）銷(xiāo)售階段，可與地方經(jīng)銷(xiāo)商合作，做好對(duì)消費(fèi)者關(guān)于新能源汽車(chē)安全使用的認(rèn)知、宣傳和培訓(xùn)。

4）售后階段，企業(yè)可與消費(fèi)者、維護(hù)商家進(jìn)行合作，定期為新能源汽車(chē)及其電池進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)，提醒消費(fèi)者定期做安全檢查，保障新能源汽車(chē)安全使用。

3.3 消費(fèi)者方面

一是安全規(guī)范使用新能源汽車(chē)；二是注意車(chē)輛保養(yǎng)和日常維護(hù)；三是培養(yǎng)安全防范意識(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)對(duì)新能源汽車(chē)行業(yè)的戰(zhàn)略布局和人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的綠色出行需求，新能源汽車(chē)正朝著高質(zhì)量、高效率和高產(chǎn)量的方向快速發(fā)展。新能源汽車(chē)的大規(guī)模普及對(duì)人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生了巨大影響，伴隨而來(lái)的安全問(wèn)題不容忽視。確保新能源汽車(chē)安全使用、防范新能源汽車(chē)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)將成為汽車(chē)行業(yè)和消防安全領(lǐng)域的一個(gè)重要話(huà)題和熱點(diǎn)。科學(xué)分析新能源汽車(chē)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)新能源汽車(chē)火災(zāi)安全對(duì)策分析，對(duì)促進(jìn)新能源汽車(chē)高質(zhì)量發(fā)展、保障人民生命和財(cái)產(chǎn)安全和構(gòu)建新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義和諧社會(huì)有著重要意義。