新能源汽車火災原因及其滅火救援對策

王賢剛

摘要：新能源汽車、電動汽車是重要戰略新興產業，對于實現碳達峰、碳中和目標具有重要的作用，近年來我國新能源汽車的產量和保有量不斷攀升。國務院在2020年底，正式頒布了《新能源汽車產業發展規劃》，實施期限為2021年至2035年，跨度周期為15年，到2025年時，新能源汽車整體的銷售基本能夠達到其他類型銷售總量的20%左右，甚至更多，到發展規劃的最后一年時，純電動汽車成為新銷售車輛的主流，尤其是在公共能源車使用方面，逐步趨向于電動化，電動以及燃料電池汽車邁向商業化、科技化應用，一些自動化程度高的汽車實現信息化、規模化、產業化應用。同時，考慮到電動汽車引發的火災、交通事故造成的人員傷亡和財產損失逐年遞增，電動汽車安全問題備受關注。

關鍵詞：新能源汽車;滅火救援;原因

電動汽車動力電池組在發生碰撞后易造成電解液泄漏，引起電池漏電或引發燃燒、爆炸等災害事故，使電動汽車交通事故的救援處置更加危險和困難，給滅火救援工作帶來更加嚴峻的挑戰。筆者通過參加總隊新能源汽車滅火救援調研，結合電動汽車的結構、原理和救援案例，淺談對新能源汽車鋰電池火災撲救的方法。

一、新能源汽車火災原因及風險

（一）新能源汽車火災原因分析

新能源汽車（電池）正處于行業發展的轉型期、風險期。從滅火救援工作角度看，一是處于整個行業發展的轉型期，從傳統鉛酸、鉛蓄電池的使用向鋰電池、燃料電池過渡，從小規模作坊式生產模式向集約化上下游產業鏈模式轉變，存在系統性風險，為滅火救援工作帶來新問題新挑戰。二是處于整個行業快速發展的風險期，規模體量的增加必然導致事故概率的增加，近年來，儲能電站、鋰電池生產企業、動力電池回收利用企業及電動車火災爆炸事故時有發生，尤其是北京豐臺儲能電站、江蘇南通海四達鋰電池生產廠家發生的爆炸事故均造成了救援人員的傷亡。

伴隨著當前新能源汽車發展的形勢，動力電池燃燒爆炸的誘因值得深入研究。經過調查發現，基本可將其歸納為內部原因和外部環境兩方面。內部原因主要指鋰離子電池在各個環節中存在的隱患，比如生產、安裝，甚至使用的過程中，受到其結構的缺陷影響，可能會導致熱失控的現象出現，例如外表的極片產生毛刺，或者是正負極錯位、正極材料純度不高等，還有可能因為金屬粉塵等出現問題造成安全事故的發生;外部原因一般是指電動汽車受到外部的刺激，這種情況包含外力，也包含使用過程中的電池過充、碰撞、擠壓、刺穿、過水、高溫等情況，導致內部電路短路發生熱失控。無論哪種原因，一旦電池發生熱失控，都會在短時間內釋放大量熱能，此時可燃性的電解液蒸氣，將會以極快的速度釋放出來，并且受到摩擦的作用引發燃燒和爆炸。而在實際發展過程中，其起火原因又可以繼續細分為以下幾個方面：

1.電路短路

現階段的新能源汽車主要是以電力為能源，所以其起火現象經常產生于電力層面。運行過程中的電路短路成為引發火災的主要原因之一。一方面，如果新能源汽車的電路存在局部電阻過大或者是由于線路接點不牢，就有可能引起熱能產出增大，若沒有得到及時處理解決，熱量就會持續累積，從而導致導線接點發熱起火，新能源汽車發生自燃。另一方面，部分車主對于汽車結構的重要性認識不足，私自對汽車進行各種改裝，然而由于其缺乏專業的知識，改裝環節就造成電路結構布局以及路線方面出現偏差[1]。這樣一來，就很有可能引發電力功率過大的問題，加快線路的老化，嚴重的甚至造成電路斷路，引發火災。

2.電路漏電

新能源汽車作為以電力為動力的新型車輛，一旦電力系統出現故障，產生電路漏電問題，也會造成火災事故的發生。首先，相關人員大量的增加電子設備的使用，并將車載電力作為電源使用，這就在一定程度上提高了新能源汽車的電路壓力，進而加重汽車在運行過程當中所產出的熱能，持續累積下就很有可能引發火災;其次，如果新能源汽車的電力包裝出現紕漏，電力產品產生持續微弱放電現象，在新能源汽車的持續運行狀態中也會造成電力以及熱量的持續累積，從而弱化線路的絕緣性能，造成火災。

3.高溫部件引燃可燃物

新能源汽車在運行過程中部分設備會產生大量的高溫，該部位如果和可燃物接觸，就很有可能引發火災。現階段的新能源汽車一般都是裝備有三元催化反應器以及消聲器排氣管等設備，前者進行催化作用，后者進行聲音的消除以及廢氣的排放。一方面在汽車運行過程中，消聲器排氣管是全車外漏部分當中工作溫度最高的部件，一旦外界的可燃物和消聲器排氣管接觸，就會因為溫度過高而引發火災。另一方面，新能源汽車在運行中很容易碾壓到易燃物或是停留在可燃物的上方，這種情況下，如果車主沒有及時發現，排氣管產生的高溫就會和可燃物相接觸，從而造成火災[2]。而且在新能源汽車中，還存在裝配不當的現象，車輛缺乏良好的防光能力，夏季陽光直射狀態下，就很有可能引發車內的相關物體爆炸。

（二）新能源汽車火災風險

新能源汽車事故的復雜性、危險性和突變性，決定了我們不能將其作為普通車輛事故進行處理。通過前期對吉利汽車各生產線的調研來看，各車型在設計過程中均有針對性地加強了車輛電池倉部位的防護，著重在車身B柱及底部側裙位置增設防撞鋼梁進行車身加固，防止各角度碰撞發生時產生的扭曲變形，降低電池簇受到擠壓沖擊影響。即便如此，在交通事故發生時，復雜多變的環境下，仍會存在車身嚴重變形，電池芯受擠壓電解液析出反應放熱的情況。具體事故風險表現如下：

1.爆炸風險

鋰電池包為密閉殼體，既有合金材料的殼體，也有復合材料的殼體，且都具有很強的硬度。但當電池出現故障時，極易導致火災事故的發生，且概率比占70%以上，當電池發熱失控，電池的內部會迅速地產生大量氣體，這些氣體會導致殼體在薄弱處發生撕裂爆炸，甚至形成拋射性的爆炸傷害。

2.觸電風險

新能源汽車的驅動電壓一般都在380V以上，商用車更是高達500V以上，且不同車型動力電池組分布均不同。在事故發生時，強大的動能沖擊可能會導致高壓線路破損，并通過散落的車體接地，致使車身帶電或在現場一定范圍內形成跨步電壓，電動汽車的驅動電壓較高，如果在現場對于高壓線路處置方式不規范，對消防救援人員造成電擊等傷害的可能性極大。

3.有毒煙氣風險

三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池的工作原理是能量的轉換，是鋰離子在電能作用下，通過電解液實現電能和化學能的交互釋放，正極、負極當出現反應分解過熱，均會產生有毒物質。電解質等材料在高溫下會產生大量的烯烴等化學物質。熱失控后的高溫燃燒，都伴隨有氟化氫、氰化氫等有毒物質的產生并釋放出來，易對消防救援人員身體造成極大傷害。

4.高溫燃燒風險

開放空間中，家用車的汽、柴油起火后燃燒溫度約500℃。當動力電池發生燃燒時，會分解產生大量的可燃混合物，壓力會不斷增大，甚至沖開安全泄壓裝置，從而發生噴濺。據相關調研了解到，最遠的噴濺長度約為5m。同時電解液析出也會導致其他鋰電池短路，加劇熱量釋放，可在短時間內使溫度達到1000℃以上，對消防救援人員的安全造成更加嚴重的威脅。

5.電池復燃風險

鋰離子電池被撲滅后，依然存在升溫復燃的風險和熱失控的可能性。為防止鋰離子電池復燃，建議由專業的消防救援人員派駐滅火類消防車，實施一段時間的現場保護。實驗表明，因其電池內部處于自分解反應狀態時會產生有毒可燃氣體，遇內部高溫會再次發生燃燒。因此，電動汽車火災在撲救時需進行長時間、持續的冷卻降溫。

二、汽車鋰電池火災撲救方法

（一）選用適用于汽車鋰電池火災撲救的滅火劑

滅火劑的選用取決于火災的種類，三元鋰電池起火主要是內部的高溫高壓氣體噴射出的同時，被內部的高溫小顆粒點燃形成的火焰，因此屬于氣體著火，屬于C類氣體火災。磷酸鋰鐵電池起火是內部的可燃氣體泄漏與空氣形成可燃性預混氣體，被高溫點燃起火。所以磷酸鋰鐵電池和三元鋰電池同屬于C類火災。

德國機動車監督協會（DEKRA）認為，在滅火劑當中，水其實是能夠成功撲救電動汽車鋰離子電池火災的，但耗水量大，撲救時間長。天津消防研究所李毅副研究員《典型鋰離子電池火災滅火試驗研究》通過實驗指出ABC干粉、二氧化碳滅火劑均能撲滅電池火災的明火，但滅火后均發生復燃現象。當前消防救援隊伍所配備的滅火藥劑主要為泡沫液、干粉、水等，在實際的滅火過程中，泡沫、水是比較常用的，二者相對來說，水是最經濟實用的滅火劑。

（二）安全防護方面

火災現場具有傳統火災的高溫特點，同時也有帶電和爆炸危險。火災撲救人員在處理汽車鋰電池火災時應當注意以下幾點：

第一，根據汽車鋰電火災事故現場地形和現場車輛的行駛方向，選擇合理的消防車停靠位置和車頭朝向。

第二，在事故作戰區域劃分干凈區、作業區和碎片堆放區，實施分區管控，全程監測汽車內部鋰電池組溫度情況和現場可燃、有毒氣體濃度，實時調整警戒范圍，嚴禁群眾進入警戒區域。

第三，實施滅火作戰，斷電穩固的人員要做好電絕緣防護，佩戴電絕緣載具。

第四，發現鋰電池組電解液泄漏時，靠近事故車輛進行滅火救援作業的人員應當佩戴空氣呼吸器，并控制現場火源，防止電解液起火燃燒。

第五，設立安全觀察哨。發現汽車鋰電池組溫度急劇升高或者有煙霧產生時，指揮員應馬上下達撤離命令，并采用霧狀射流進行掩護，防止汽車鋰電池爆炸威脅人員安全。

（三）汽車鋰電池火災撲救的作戰原則

撲救汽車鋰電池火災首先要降低著火汽車的溫度，保證著火汽車的溫度不升高，持續不斷地供水，同時也要降低火災現場的可燃物濃度，在作業區噴射霧狀水可以達到這樣的效果。并利用大量水對鋰電池動力電池組持續降溫，直至電池組溫度降至160℃以下，確認無復燃風險。通過研究測算和試驗測試，對汽車鋰電池組火災的滅火和冷卻用水量可達10t，因此在指揮調度時應優先調派重型泡沫水罐車。

著火汽車內部如果有被困人員，應嚴格按照救助程序，先對被困人員進行觀察和初步急救，然后再采取破拆救人的行動，在破拆過程中應對被困人員進行有效的防護，防止造成二次傷害。同時應避開動力電池組和高壓動力線路，防止對救援人員造成傷害。

（四）汽車鋰電池火災撲救的基本作戰流程

第一，做好個人安全防護。進入事故現場的火災撲救人員，應當佩戴好全套個人防護裝備，同時帶上電絕緣防護裝備，避免觸電。

第二，開展火情偵察。汽車鋰電池火災的火災特性會因為汽車內部搭載的鋰電池組而有很大的不同。在進行火情偵察時，救援人員應當查明事故車輛的類別、數量、狀態以及車輛搭載的鋰電池種類，通過咨詢生產廠家了解到該類汽車鋰電池的電壓、容量、位置以及隔離斷電的方法等重要滅火信息。同時要掌握被困人員和事故現場的交通、地形、水源等情況。

第三，劃定警戒區域。鋰電池起火會伴隨著爆炸的危險，根據偵察情況計算出爆炸的死亡半徑，劃定警戒區域，設立警戒標識，布置警戒人員監測現場情況，避免爆炸波及周邊群眾安全。

第四，實施斷電穩固。滅火救援人員在處置汽車鋰電池火災時，如果有接近著火汽車的條件，應當第一時間關閉車輛啟動開關，通過操作手動應急斷路器或者斷開汽車鋰電池的正負極等方式斷開汽車的電源，斷電后可用萬用表對電壓進行檢測。根據車輛的狀態，采取支撐、牽拉等方式對車輛進行穩固，為后續的救助被困人員創造作業條件，保證作業安全。

第五，對著火車輛進行火勢壓制。汽車內部鋰電池組受損時，可利用滅火毯對電池箱進行覆蓋。發現內部溫度急劇升高時，應用大量的水進行冷卻，防止電池燃燒爆炸。發現有異響或者電解液泄漏時，應打開車窗和后備廂通風，防止有毒、可燃氣體聚積。根據現場情況通過機械送風等方法對燃燒產生的煙霧和有毒氣體進行驅散。

三、結語

總體來說，新能源汽車起火原因可歸納為電池自燃和外部沖擊兩種因素。當前，消防救援隊伍更加重視作戰訓練安全，消防救援人員還應進一步學習處置新能源汽車各類事故的應急處置規程，在保障消防救援人員安全的前提下，提高消防救援人員處置新能源汽車事故的效率和能力。

參考文獻：

[1]劉海峰.新能源汽車火災原因分析及處置對策研究[J].科技資訊，2020，18（21）：81-83.

[2]樊明明，鄭偉.新能源汽車火災原因分析及對策研究[J].消防技術與產品信息，2017（11）：77-78.