電動(dòng)自行車火災(zāi)爆炸事故原因辨識(shí)及防控

文/宋偉克

近年來，鋰電池電動(dòng)自行車發(fā)展迅速，據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，2019 年我國電動(dòng)自行車產(chǎn)量2 700 萬輛。目前，僅上海市電動(dòng)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(dòng)自行車經(jīng)營商戶3 100 余家。鋰電池電動(dòng)自行車給我們帶來方便的同時(shí)也帶來了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)和事故隱患。近幾年鋰電池電動(dòng)汽車和電動(dòng)自行車火災(zāi)、爆炸事故不斷發(fā)生，給人民生命、財(cái)產(chǎn)帶來嚴(yán)重?fù)p失。

火災(zāi)爆炸頻繁發(fā)生

近年來，我國電動(dòng)自行車火災(zāi)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(dòng)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(dòng)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(yīng)急管理部消防救援局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020 年全國共接報(bào)電動(dòng)自行車及其電池故障引發(fā)的火災(zāi)近1.8 萬起，造成57 人死亡。根據(jù)上海市消防救援總隊(duì)統(tǒng)計(jì)，2020 年上海市發(fā)生電動(dòng)自行車火災(zāi)事故達(dá)381 起，造成20 人死亡，分別占全市火災(zāi)總數(shù)的12.87%，亡人總數(shù)的41.7%。火災(zāi)起數(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(zāi)事故的“第一殺手”。剖析381 起電動(dòng)自行車火災(zāi)事故，鋰電池單體故障引發(fā)火災(zāi)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(dòng)自行車蓄電池質(zhì)量不過關(guān)是火災(zāi)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(yàn)，對鋰電池電動(dòng)自行車發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故的根本原因進(jìn)行探析，發(fā)現(xiàn)主要包括以下6 個(gè)方面。

非標(biāo)拼裝

由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭存在安全隱患，標(biāo)準(zhǔn)約束力不足、認(rèn)證不夠，部分電動(dòng)車生產(chǎn)企業(yè)為迎合市場不合理需求，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了大量預(yù)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(dǎo)致水分和雜質(zhì)易進(jìn)入電池。

另外，使用者隨意購買、使用、改裝非標(biāo)超標(biāo)、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(hù)管理系統(tǒng)），也是電動(dòng)自行車存在安全隱患的重要原因。2020 年上海市381 起電動(dòng)自行車火災(zāi)事故中，有9 起火災(zāi)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(shí)2 分左右，上海市寶山區(qū)汶水路1585 弄11 號(hào)居民住宅發(fā)生火災(zāi)，造成5 人死亡、1 人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失約43.05 萬元。經(jīng)查火災(zāi)是一承租戶利用夜間為電動(dòng)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(xué)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(dòng)自行車長期顛簸、振動(dòng)、高溫、水蝕，容易導(dǎo)致電動(dòng)車線路和元件松動(dòng)、開焊，進(jìn)而引起鋰電池保護(hù)失效以及微短路，最終引發(fā)電動(dòng)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(dǎo)致電動(dòng)自行車起火爆炸。

過度充電

一些電動(dòng)自行車使用者認(rèn)為充電時(shí)間越長充電量越多，選擇充電8 小時(shí)以上，甚至整夜充電。但充電時(shí)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(yán)重受損，極易引發(fā)火災(zāi)爆炸。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，電動(dòng)車過充電引發(fā)的火災(zāi)事故在全國鋰電池電動(dòng)自行車火災(zāi)爆炸中占了30%以上。

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

高溫增壓

家中室內(nèi)炎熱高溫，電動(dòng)車散熱性能受到影響，一些使用者擅自對電動(dòng)車電池進(jìn)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(dòng)自行車線路的負(fù)荷。對于密閉封裝的鋰電池來說，散熱性能降低會(huì)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(yīng)，產(chǎn)生氣鼓，甚至破裂，導(dǎo)致電池起火爆炸。

隔膜刺破

鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成，電池內(nèi)部緊密軋制在一起，正負(fù)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(fù)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(gè)隔膜被刺穿或損壞，正極和負(fù)極會(huì)直接接觸造成短路，導(dǎo)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(xué)反應(yīng)，發(fā)生爆炸，且爆炸常常發(fā)生在短路之前。

圖1 電動(dòng)自行車火災(zāi)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(hù)機(jī)制，極易引起電線短路，加上長時(shí)間充電，還會(huì)引起拖線板、電氣線路超負(fù)荷使用和充電安全隱患，引起次生危害。

2021 年8 月21 日19 時(shí) 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(dòng)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(dòng)車進(jìn)行充電。不料在23 時(shí)許，該電動(dòng)車發(fā)生充電故障而釀火災(zāi)，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(gè)月。

火災(zāi)防范管理措施

近幾年，《消防法》（2021 年修改）、《公安部關(guān)于規(guī)范電動(dòng)車停放充電加強(qiáng)火災(zāi)防范的通告》（公安部2017 年12 月29 日）、GB 17761—2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》等法律、部門規(guī)章和通告、標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，對加強(qiáng)和預(yù)防電動(dòng)自行車火災(zāi)、爆炸事故提出了明確規(guī)定，對提高和落實(shí)電動(dòng)自行車安全、應(yīng)急管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為防范電動(dòng)自行車火災(zāi)，筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下管理措施。

規(guī)范停放充電設(shè)置

一是規(guī)范停放充電場地。在住宅小區(qū)、醫(yī)院、學(xué)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(diǎn)等人員流動(dòng)較多的場所、交通集散地等處應(yīng)當(dāng)配套建設(shè)電動(dòng)自行車停放設(shè)施、設(shè)置專用停放場地。

電動(dòng)自行車設(shè)專用停放區(qū)、充電車棚或車庫，位置應(yīng)當(dāng)設(shè)置在建筑外部獨(dú)立區(qū)域集中停放、充電。集中充電點(diǎn)與相鄰建筑，或充電車之間應(yīng)保持一定的安全距離，選用不燃材料搭設(shè)或設(shè)置分隔。

二是明確禁止區(qū)域。設(shè)置嚴(yán)禁電動(dòng)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(qiáng)日常管理。設(shè)置的電動(dòng)車專用停放場地應(yīng)落實(shí)專人或委托專業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)管理，如電動(dòng)自行車停放、充電點(diǎn)的日常管理等。

嚴(yán)格充電設(shè)施保護(hù)

一是建設(shè)配套充電設(shè)施。應(yīng)加大對電動(dòng)自行車集中停放場所及充電設(shè)施建設(shè)的投入；增加敞開式地面車棚等電動(dòng)自行車集中停放場所的充電設(shè)施；新建、改建、擴(kuò)建電動(dòng)自行車停放點(diǎn)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，配套建設(shè)充電設(shè)施。

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

三是設(shè)置充電保護(hù)。應(yīng)落實(shí)充電保護(hù)，設(shè)定充電電壓上限、放電電壓下限、電流上限，以及限制充電時(shí)間等數(shù)值。其中，設(shè)定充電電壓上限為4.2 V，放電截止電壓為3.0 V。定時(shí)斷電控制在4 小時(shí)之內(nèi)。如果電動(dòng)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(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)壓迅速上升，部分材料會(huì)被破壞，危險(xiǎn)性也越高；電流過大時(shí)，鋰離子來不及進(jìn)入儲(chǔ)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(huì)造成危險(xiǎn)性。

規(guī)范電氣裝置使用

電動(dòng)自行車發(fā)生火災(zāi)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(guān)系。規(guī)范電氣裝置使用、安裝漏電保護(hù)裝置即可降低其火災(zāi)事故。

一是“一機(jī)一閘一保”。用電過程中，應(yīng)加強(qiáng)使用臨時(shí)用電裝置、臨時(shí)線路安全管理，電氣箱柜、開關(guān)箱實(shí)行“一機(jī)一閘一保”制度，落實(shí)“五防一通”(防火災(zāi)、防雨水、防滲漏、防觸電、防小動(dòng)物，通風(fēng)散熱)，確保電氣設(shè)備保護(hù)、接地保護(hù)和漏電保護(hù)等裝置齊全、可靠、有效。

二是規(guī)范電氣敷設(shè)。電氣線路應(yīng)采用規(guī)范敷設(shè)和安全型插座，電線穿管，接頭進(jìn)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(cuò)位的電氣線路或拖線板。

三是健全漏電保護(hù)。應(yīng)設(shè)置漏電保護(hù)裝置，防止因漏電而引起的人身觸電事故，防止電氣火災(zāi)爆炸事故，防止電氣設(shè)備損壞事故。漏電保護(hù)裝置每個(gè)月應(yīng)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(gè)插座或一個(gè)插頭連接多個(gè)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(yīng)使用5 m 以下的電源線。

加強(qiáng)火險(xiǎn)事故預(yù)防

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

二是配備消防裝置。電動(dòng)自行車集中停放區(qū)及充電場所的頂部應(yīng)安裝消防噴淋裝置、火災(zāi)探測報(bào)警器，并配置消防滅火器材。設(shè)置消防噴淋裝置有難度的可以安裝獨(dú)立式懸掛七氟丙烷氣體或干粉等自動(dòng)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(dòng)自行車集中停放及充電場所區(qū)域應(yīng)安裝攝像設(shè)備，增設(shè)視頻監(jiān)控管理，實(shí)施全程錄像。視頻監(jiān)控的范圍要能覆蓋整個(gè)區(qū)域，錄像內(nèi)容要求清晰、流暢、無遮擋。

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

落實(shí)源頭安全管理

一是推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制約。相關(guān)部門應(yīng)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)源頭上推進(jìn)鋰電池電動(dòng)自行車設(shè)計(jì)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)制約力，建立電動(dòng)自行車全鏈條、全流程、全生命周期閉環(huán)信息管理流程。

應(yīng)對現(xiàn)有電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范進(jìn)行修訂補(bǔ)充，增加對鋰離子蓄電池的過充保護(hù)和短路保護(hù)要求，增加電動(dòng)自行車具備超速斷電功能的要求，從技術(shù)上改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，完善“防篡改”要求，消除電動(dòng)自行車違規(guī)拼裝、加裝、改裝的空間。

同時(shí)，要制定出臺(tái)國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，整合已有的電動(dòng)自行車用鋰電池推薦性標(biāo)準(zhǔn)（如QB/T 2947.3—2008《電動(dòng)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(dòng)自行車用鋰離子蓄電池》），把目前電動(dòng)自行車新國標(biāo)明確的產(chǎn)品3C 強(qiáng)制性認(rèn)證，延伸、覆蓋到電動(dòng)自行車鋰離子蓄電池、充電器等方面，推動(dòng)電動(dòng)自行車用鋰電池充電標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議、接口的統(tǒng)一。

還要對電動(dòng)自行車及蓄電池產(chǎn)品賦碼，與非機(jī)動(dòng)車登記管理系統(tǒng)的電動(dòng)自行車牌照信息進(jìn)行綁定，推廣電動(dòng)自行車電子牌照，構(gòu)建產(chǎn)品及運(yùn)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(jìn)行核驗(yàn)。

二是加強(qiáng)重點(diǎn)教育。由于電動(dòng)自行車使用者約有70%為外賣快遞從業(yè)人員，是電動(dòng)自行車安全使用的責(zé)任主體。應(yīng)加強(qiáng)外賣快遞從業(yè)人員安全教育，引導(dǎo)其自覺遵法守法。應(yīng)在正規(guī)的商店購買符合國家標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)自行車、蓄電池、充電器等產(chǎn)品，禁止擅自拼裝、改裝電動(dòng)自行車，禁止擅自加大電壓超標(biāo)蓄電池（大于48 V）、電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力裝置，禁止電動(dòng)自行車包括蓄電池進(jìn)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。