电动自行车火灾爆炸事故原因辨识及防控

文/宋伟克

近年来，锂电池电动自行车发展迅速，据工信部统计，2019 年我国电动自行车产量2 700 万辆。目前，仅上海市电动自行车保有量已超过1 000 万辆，近五年年均上牌量为120 万辆左右，电动自行车经营商户3 100 余家。锂电池电动自行车给我们带来方便的同时也带来了火灾风险和事故隐患。近几年锂电池电动汽车和电动自行车火灾、爆炸事故不断发生，给人民生命、财产带来严重损失。

火灾爆炸频繁发生

近年来，我国电动自行车火灾事故频发，并呈逐年增长趋势，起火原因主要为电气故障。电动自行车大多在室内停放和充电，有的甚至停放在走道、楼梯间等公共区域，由于电动自行车车体大部分为易燃可燃材料，一旦起火，燃烧速度快，并产生大量有毒烟气，人员逃生困难，极易造成伤亡。

根据应急管理部消防救援局的统计数据，2020 年全国共接报电动自行车及其电池故障引发的火灾近1.8 万起，造成57 人死亡。根据上海市消防救援总队统计，2020 年上海市发生电动自行车火灾事故达381 起，造成20 人死亡，分别占全市火灾总数的12.87%，亡人总数的41.7%。火灾起数已超2017 年至2019 年的总和（302 起），死亡人数也超过前3 年的总和（17 人），且造成了16 人受伤，成为火灾事故的“第一杀手”。剖析381 起电动自行车火灾事故，锂电池单体故障引发火灾事故占总数的34.7%，电池过充电占21.8%，短路占8.9%，自燃占3.8%，接触不良2.9%，其他原因占27.5%，反映出电动自行车蓄电池质量不过关是火灾事故的主要原因。

事故主要原因

笔者根据多年工作经验，对锂电池电动自行车发生火灾、爆炸事故的根本原因进行探析，发现主要包括以下6 个方面。

非标拼装

由于产品设计源头存在安全隐患，标准约束力不足、认证不够，部分电动车生产企业为迎合市场不合理需求，设计生产了大量预留改装空间的车型，例如踏板区域有一定厚度且内部中空，极易加装改装锂离子蓄电池，车辆限速装置易拆除，车辆没有超速断电功能等；有的生产厂商在涂布、卷绕过程中生产洁净度和干燥度不够，导致水分和杂质易进入电池。

另外，使用者随意购买、使用、改装非标超标、假冒伪劣、残次废旧的锂电池、充电器，而且大部分没有BMS（电池必要保护管理系统），也是电动自行车存在安全隐患的重要原因。2020 年上海市381 起电动自行车火灾事故中，有9 起火灾事故是锂电池故障，均为改装加装电池引起。

2020 年9 月22 日凌晨5 时2 分左右，上海市宝山区汶水路1585 弄11 号居民住宅发生火灾，造成5 人死亡、1 人受伤，直接财产损失约43.05 万元。经查火灾是一承租户利用夜间为电动自行车充电，由改装的锂电池故障所致。

短路受损

由于锂离子的化学特性活泼，其本质安全较低，存在故障隐患；加上使用者私自改装、低质拼装，又遇电动自行车长期颠簸、振动、高温、水蚀，容易导致电动车线路和元件松动、开焊，进而引起锂电池保护失效以及微短路，最终引发电动自行车在充电过程中发生短路，产生非常大的电流和热量，导致电动自行车起火爆炸。

过度充电

一些电动自行车使用者认为充电时间越长充电量越多，选择充电8 小时以上，甚至整夜充电。但充电时间过长不仅降低了锂电池和充电器的性能，而且使锂电池寿命严重受损，极易引发火灾爆炸。据调查统计，电动车过充电引发的火灾事故在全国锂电池电动自行车火灾爆炸中占了30%以上。

2020 年8 月5 日凌晨5 时10 分左右，广西百色市右江区太平街隆平巷79 号民房，停放在一楼大厅里的电动自行车突然发生火灾并引起数量电动自行车连环爆炸事故，造成楼内6人死亡，直接财产损失7.13万元。

高温增压

家中室内炎热高温，电动车散热性能受到影响，一些使用者擅自对电动车电池进行增容，加装电池(增容或增压)，将电池总电压从48 V 变成60 V、72 V，增大电动自行车线路的负荷。对于密闭封装的锂电池来说，散热性能降低会从内部增大电池的压力、热量骤增，使得电池外壳鼓胀，或极片与电解液发生反应，产生气鼓，甚至破裂，导致电池起火爆炸。

隔膜刺破

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，电池内部紧密轧制在一起，正负极层与层之间用聚烯烃隔膜绝缘体隔开。在充电过程中，锂离子被还原，可能在负电极表面形成金属锂，生长成具有像树枝结构一样的刺状结晶，并嵌入到层间结构中，可破坏穿过电池内部的隔膜，如果这个隔膜被刺穿或损坏，正极和负极会直接接触造成短路，导致锂电池瞬间爆炸；锂离子还可能直接与空气中的氧产生化学反应，发生爆炸，且爆炸常常发生在短路之前。

图1 电动自行车火灾现场

违规用电

一些用户为了在室外充电，飞线、高空外放充电，无保护机制，极易引起电线短路，加上长时间充电，还会引起拖线板、电气线路超负荷使用和充电安全隐患，引起次生危害。

2021 年8 月21 日19 时 许，湖南长沙市天心区某宿舍楼承租户将其私自改装了电池的电动车停放在其租住的宿舍旁的楼道内，从出租房内连接插线板，将充电线拉到楼道内，利用夜间对其电动车进行充电。不料在23 时许，该电动车发生充电故障而酿火灾，致同栋居民3 人死亡，车主犯失火罪被判有期徒刑3年6个月。

火灾防范管理措施

近几年，《消防法》（2021 年修改）、《公安部关于规范电动车停放充电加强火灾防范的通告》（公安部2017 年12 月29 日）、GB 17761—2018《电动自行车安全技术规范》等法律、部门规章和通告、标准相继出台，对加强和预防电动自行车火灾、爆炸事故提出了明确规定，对提高和落实电动自行车安全、应急管理具有重要的现实意义。为防范电动自行车火灾，笔者根据多年工作经验，总结出以下管理措施。

规范停放充电设置

一是规范停放充电场地。在住宅小区、医院、学校、商场、集贸市场、步行街、影剧院、体育场馆、展览馆、旅游景点等人员流动较多的场所、交通集散地等处应当配套建设电动自行车停放设施、设置专用停放场地。

电动自行车设专用停放区、充电车棚或车库，位置应当设置在建筑外部独立区域集中停放、充电。集中充电点与相邻建筑，或充电车之间应保持一定的安全距离，选用不燃材料搭设或设置分隔。

二是明确禁止区域。设置严禁电动自行车停放、充电的区域。如住宅建筑物首层门厅、共用走道、楼梯间、楼层楼道和电梯前室等共用部位；疏散通道、安全出口、消防车通道及其两侧影响通行的区域；高层及以上建筑、人员密集场所的室内；人员居住比较密集和群租房区域内等。

三是加强日常管理。设置的电动车专用停放场地应落实专人或委托专业服务机构管理，如电动自行车停放、充电点的日常管理等。

严格充电设施保护

一是建设配套充电设施。应加大对电动自行车集中停放场所及充电设施建设的投入；增加敞开式地面车棚等电动自行车集中停放场所的充电设施；新建、改建、扩建电动自行车停放点，按照相关标准，配套建设充电设施。

二是选用专用装置。应设置智能专用充电装置并配置专用配电箱，充电装置应具备定时断电、稳定电压、过载保护、短路保护、漏电保护等功能，充电时应充分兼顾锂电池的寿命、容量和安全性，充电设施应具有安全保障措施。

三是设置充电保护。应落实充电保护，设定充电电压上限、放电电压下限、电流上限，以及限制充电时间等数值。其中，设定充电电压上限为4.2 V，放电截止电压为3.0 V。定时断电控制在4 小时之内。如果电动自行车充电电压高于4.2 V 甚至5 V，或电压低于3.0 V 甚至2.4 V，会导致电池内压迅速上升，部分材料会被破坏，危险性也越高；电流过大时，锂离子来不及进入储存格，将聚集于材料表面产生锂原子结晶，这与过充电一样，会造成危险性。

规范电气装置使用

电动自行车发生火灾和爆炸，除了电池及充电存在问题，还与电气线路使用不规范以及线路发热都有关系。规范电气装置使用、安装漏电保护装置即可降低其火灾事故。

一是“一机一闸一保”。用电过程中，应加强使用临时用电装置、临时线路安全管理，电气箱柜、开关箱实行“一机一闸一保”制度，落实“五防一通”(防火灾、防雨水、防渗漏、防触电、防小动物，通风散热)，确保电气设备保护、接地保护和漏电保护等装置齐全、可靠、有效。

二是规范电气敷设。电气线路应采用规范敷设和安全型插座，电线穿管，接头进盒，线路固定。禁止电线破损老化、拖地蹚水、接头裸露，以及充电器受重使用(充电器仅靠电线吊着充电)，禁止使用缺PE 线、火零线或火地线错位的电气线路或拖线板。

三是健全漏电保护。应设置漏电保护装置，防止因漏电而引起的人身触电事故，防止电气火灾爆炸事故，防止电气设备损坏事故。漏电保护装置每个月应定期检查一次。

四是禁止电路零乱。禁止使用国家淘汰的“万用”“万能”插座和拖线板，禁止一个插座或一个插头连接多个拖线板、电气回路和乱接乱拉；禁止电气线路“一拖多”“小拖大”，禁止拖线板与拖线板串联使用，应使用5 m 以下的电源线。

加强火险事故预防

一是使用防火材质。电动自行车集中停放及充电场所的建筑构件应采用不燃材料，禁止使用聚氨酯泡沫、有机塑料、竹木等可燃易燃材料搭设集中停放及充电场所的遮蔽太阳或风雨的设备。

二是配备消防装置。电动自行车集中停放区及充电场所的顶部应安装消防喷淋装置、火灾探测报警器，并配置消防灭火器材。设置消防喷淋装置有难度的可以安装独立式悬挂七氟丙烷气体或干粉等自动灭火装置，也可在场所配备装水的大桶（将问题电池或起火电池扔入大桶，浸没在水中，效果较好）。

三是覆盖视频监控。电动自行车集中停放及充电场所区域应安装摄像设备，增设视频监控管理，实施全程录像。视频监控的范围要能覆盖整个区域，录像内容要求清晰、流畅、无遮挡。

四是落实检查检测。落实电动自行车集中停放区及充电场所消防喷淋装置、火灾探测报警器、消防灭火器材、电气设备和电气线路，以及视频监控、安全附件、漏电保护等装置的定期检查、检测和维保，确保其齐全、可靠、有效。

落实源头安全管理

一是推进标准制约。相关部门应从产品设计、生产源头上推进锂电池电动自行车设计、生产标准化建设，加强标准制约力，建立电动自行车全链条、全流程、全生命周期闭环信息管理流程。

应对现有电动自行车安全技术规范进行修订补充，增加对锂离子蓄电池的过充保护和短路保护要求，增加电动自行车具备超速断电功能的要求，从技术上改进产品设计、生产，完善“防篡改”要求，消除电动自行车违规拼装、加装、改装的空间。

同时，要制定出台国家强制性标准，整合已有的电动自行车用锂电池推荐性标准（如QB/T 2947.3—2008《电动自行车用蓄电池及充电器 第3 部分：锂离子蓄电池及充电器》、GB/T 36972—2018《电动自行车用锂离子蓄电池》），把目前电动自行车新国标明确的产品3C 强制性认证，延伸、覆盖到电动自行车锂离子蓄电池、充电器等方面，推动电动自行车用锂电池充电标准、协议、接口的统一。

还要对电动自行车及蓄电池产品赋码，与非机动车登记管理系统的电动自行车牌照信息进行绑定，推广电动自行车电子牌照，构建产品及运行数字化追溯链，方便销售者和管理者对产品信息一致性进行核验。

二是加强重点教育。由于电动自行车使用者约有70%为外卖快递从业人员，是电动自行车安全使用的责任主体。应加强外卖快递从业人员安全教育，引导其自觉遵法守法。应在正规的商店购买符合国家标准的电动自行车、蓄电池、充电器等产品，禁止擅自拼装、改装电动自行车，禁止擅自加大电压超标蓄电池（大于48 V）、电动机等动力装置，禁止电动自行车包括蓄电池进楼入户、违规停放、飞线充电等行为，禁止使用楼道、街面等普通电气插座充电。