纯电动汽车自燃原因分析及预防

陈风月，王金生，江城城，张 营

(山东工程职业技术大学，济南 250200)

1 研究纯电动汽车自燃原因的重要性

纯电动汽车较为环保，既适应国家战略，又能造福于人类可持续发展。因此社会给予了较高的关注度，发展较为迅速。根据大搜车智云网提供的数据显示，新能源乘用车在2021年1—4月的销量如图1所示。

图1 2021年1—4月新能源乘用车销量(辆)

据统计，2021年4月销售的新能源乘用车中，59.29%属于纯电动汽车。但是推广纯电动汽车的过程并不顺利。据不完全统计，2021年1—5月，我国纯电动汽车(包括客车等)起火事故较去年增加20起，共达34起，涉及车辆数目38辆，比去年高出73%，其中新能源乘用车汽车起火27起，涉及汽车数量32量[1]。各事故发生的车辆状态如图2所示。

图2 汽车自燃时汽车状态占比

根据图2可知，纯电动汽车的自燃现象发生在充电时、使用过程中和汽车静止等各个环节。由于纯电动汽车从冒烟到自燃非常迅速，电池和线路灭火需要酌情而定，且灭火后容易复燃，容易造成人和物的损失。如2021年1月10日，正在行驶中的一辆纯电动汽车发生了自燃，经联系消防部门后，进行了现场救援，但是由于纯电动汽车自燃速度很快，火势较为迅速，救援难度增大，最后火被扑灭，纯电动汽车却面目全非；2021年5月28日，正在充电的新能源车辆开始冒烟，庆幸的是车主发现后立刻采取措施，拔下电源后报警处理，在消防员开始扑救时，新能源车辆由于着火温度升高，发生爆燃，整个车辆迅速被火焰包围。

因此，纯电动汽车自燃具有突发性、快速性，研究纯电动汽车的自燃原因并采取措施可以降低自燃给人们带来的生命和财产损失。

2 纯电动汽车自燃的原因

纯电动汽车起火自燃的原因可从人为因素和非人为因素两方面探寻[2]。

2.1 人为因素

2.1.1 行驶过程中发生碰撞或底盘剐蹭

行驶过程中纯电动汽车发生碰撞或底盘剐蹭后，电池受外力冲击，可能会破坏电池内部结构，甚至穿透电池，从而出现电池漏液、绝缘受损以及短路的情况，引发自燃。特斯拉汽车就有过车辆进行碰撞试验一周后又发生自燃的案例。经分析，电芯在剧烈碰撞或高速碰撞后产生内部虚短路，持续产生热量熔化电芯隔膜后造成直接短路从而起火[3]。

2.1.2 纯电动汽车电池进水

纯电动汽车多数符合IP67的防护标准，后面的两个数字6和7分别代表了“固态防护等级”和“液态防护等级”：6代表灰尘禁锢即尘埃无法进入物体；7代表“常温下，当外壳暂时浸泡在1 m深的水里将不会造成有害影响。在防护等级范围内，纯电动汽车可以短时间浸水。但是水进入电池，也会引发短路，造成自燃。与磷酸铁锂电池相比，锂电池进水后危险系数更高，因为电池包内部进水后，发生化学反应可能会逐渐腐蚀锂电池外壳，最终导致电极露出，电极遇水可能会发生剧烈反应，最终引燃电池和汽车[4]。

2.1.3 充电不规范

据2021年1—5月自燃事故统计表可知，充电时汽车发生自燃的比例达到了22.2%。汽车充电时引发自燃的原因有很多，主要体现在以下几点。

(1)由于使用不规范的充电线，线路老化导致自燃风险增加。

(2)充电时间过长。目前纯电动汽车快充模式充电所需时长3～4 h，慢充时长可达7～8 h。在温度较高的夏季，充电方式最好以慢充为主快充为辅。而且不要长时间充电而不将插枪拔出。因为电池具有自放电特性，长时间插枪停放充电，可能会因为电池电量下降触发充电模式，从而导致电池热失控。因此，尽管充电桩在新能源汽车上充电完成后会适时断电，但为了降低风险，还是应当及时拔下充电枪，以免引发燃烧事故。

(3)充电环境因素。纯电动汽车在充电过程中，动力电池组会产生热量，为了及时散热，要选择通风良好的环境，否则会在一定程度上增加汽车自燃的安全隐患。

2.2 非人为因素

(1)电池的类型及安装位置。通过调查可以了解到，目前车企使用频率较高的动力电池主要包括三元锂电池和磷酸铁锂电池两种，其优缺点如表1所示。

表1 三元锂电池和磷酸铁锂电池的比较

相比之下，安全性能高、不易发生自然的是磷酸铁锂电池。纯电动汽车的电池安装位置一般位于车身中部地板下方，部分车型位于备箱内，安装位置涉及到安全性问题，发生碰撞后电池起火的隐患依然存在。

(2)电池单体内部短路。蓄电池单体内部短路包括两个方面，第一是在低温环境中或者在大倍率循环使用时，锂电池可能会出现析锂的现象，不断生长的锂枝晶会刺穿电解质隔膜造成蓄电池单体内部短路；第二是在蓄电池单体的制造过程中由于生产环境和操作不当会导致金属杂质混入，随着蓄电池单体的循环使用导致蓄电池单体内部短路[5]。

(3)线路短路及老化。纯电动汽车电路线路较燃油车更为繁杂，发生老化和短路的可能性也就更高；动力电池具有大容量、高能量密度特点，一旦受外力挤压发生变形甚至穿透，就可能造成短路增加自燃风险；电池老化程度与过充电有关系，也会增加自燃风险。

3 纯电动汽车预防自燃的措施

3.1 纯电动汽车使用过程中的预防措施

(1)减少碰撞。开车过程中尽量减少碰撞事故的发生，同时注意尽量不要走坎坷路线，更不要试图越野，降低因撞击埋下的安全隐患。

(2)警惕涉水。使用纯电动汽车时要留意电池的防护等级。同时在雨天要注意关闭车窗，路过有积水的路面时，尽量绕行避免蓄电池进水引发自燃。

(3)规范充电。充电时要关闭车内电源，选择良好的充电环境，正确掌握充电时间，仔细检查充电设备，严格按照动力蓄电池充电说明进行充电。充电结束后，按照先断电再拔充电枪的顺序操作。

(4)按时保养。虽然纯电动汽车有电池热管理系统的保护，但还是会出现线路老化、元器件衰老的情况，因此应定期对爱车进行检查和保养。

3.2 加强电池研发，提高安全预警

目前，纯电动汽车都配备了电池管理系统，不论车辆在充电还是在正常运行使用中，都需要准确可靠地完成对单体电池电流、电压、温度等状态的实时检测和诊断，确保电池组安全[6]。在电池研发及设计上，要综合考虑安全性和能量密度，寻求最合适的平衡点。同时要加强电池预警功能研发，增加相应的保护装置。

4 总结

纯电动汽车在充电过程、行驶和停放状态都可能发生自燃，自燃的原因涉及人为因素和非人为因素。在使用车辆过程中，要注意避免汽车碰撞、涉水等，同时电源生产商要研发高性能电池或者升级电池保护技术。只有在生产厂商和使用者共同努力下，才能降低纯电动汽车自燃概率。总体上看，纯电动汽车在出厂前都是经过检测的，自燃是意外情况，没必要引起恐慌。科技在进步，纯电动汽车的发展未来可期。