新能源汽车火灾风险及安全对策分析

黎 涛

（1.上海大学，上海 201204；2.上海市浦东新区消防救援支队，上海 201204）

1 新能源汽车的概念和火灾风险

由于石油等资源的能源危机和传统汽车工业带来的环境污染问题，发展新能源汽车已成为全球主要经济体共识。当前我国得益于现代高科技进步和国家新能源战略布局，新能源汽车产业得到前所未有的发展，拥有广阔的市场前景和发展潜力[1]。

新能源汽车是指“采用新型动力系统，完全或者主要依靠新能源驱动的汽车，包括插电式混合动力（含增程式）汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等”[2]。一般来说，新能源汽车分为纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃气汽车、燃烧电池电动汽车和生物燃烧汽车等类型[3]。通过查询中国汽车协会相关统计数据，我国在2016—2018年间的新能源汽车销量分别占全球汽车销量的65.47%，49.03%，62.23%。2018年，我国新能源汽车的销售量达到了125.6万辆，既是全球最大的新能源汽车消费国，又是全球最大的新能源汽车制造国。伴随着我国新能源汽车行业的迅猛发展，汽车动力电池也得到了前所未有的增长和应用。从当前我国新能源汽车市场来看，动力电池从制作原料不同主要分为7种[4]：磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钛酸锂电池、三元材料电池、多元复合电池、镍氢电池、超级电容器。

通过《新能源汽车蓝皮书：中国新能源汽车产业发展报告（2017）》中发布的相关数据整理而成的2017年我国动力电池总配套量表（见表1）可看出，锂电池的应用领域最广，总配套量占据了市场动力电池总配套量的80%以上，是最主要的新能源汽车动力电池。

表1 2017年我国动力电池总配套量

新能源汽车的普及给人们带来极大的便利，但伴随而来的动力电池（以锂电池为主）引发的火灾已成为产业关注的焦点和亟须正视的安全问题。在我国，根据不完全数据统计，新能源汽车起火引发的事故在2017—2018年超过60起，2019年超过70起[5-6]，2020—2022年更是呈猛烈上升趋势。

2 新能源汽车火灾成因及隐患分析

由于近些年来频发的以锂电池为主要动力的新能源汽车安全和火灾事故，不仅限制了新能源汽车产业的发展，而且危害了人们的生命财产安全，因此对新能源汽车及其动力锂电池安全性问题的研究十分有必要。在进行新能源汽车火灾风险隐患分析之前，对新能源汽车主体结构和锂电池原理构造的了解和认识是重要前提和基础。

新能源汽车主要指以锂电池为动力源的纯电动汽车，其主要由电源控制系统、电力驱动系统和辅助系统组成[7]，具体见图1。

图1 新能源汽车的结构示意图

锂电池主要由正极、负极、隔膜和电解液（电解质和有机溶剂结合）组成，正负两极浸润在电解液中，Li+以电解质为介质从而在正负两极之间运动，实现电池的充放电过程[8]。并且，为了避免正负极通过电解液发生短路问题，生产时需要用隔膜将锂电池的正负两极进行分隔。具体来说，锂电池的工作原理见图2[9]，在充放电过程中，Li+在两个正负电极之间往返嵌入和脱嵌；充电时，Li+从正极脱嵌，并经过非水电解质嵌入到负极中，而使负极处于富Li+状态，放电时过程刚好相反。通过对锂电池的原理和构造分析可以看出，锂电池的高能量储存与释放都是在一个狭小的空间内完成。为了提高锂电池的单位储能效应，锂电池研发和生产商们都会尽可能得压缩锂离子的传送空间（即隔膜）。因此通常提高锂离子电池效能的最直接方法就是减少隔膜的厚度，从而使电池内Li+的狭小空间愈发狭小。但愈发薄的隔膜会增加正负两极直接接触从而造成短路的风险，从而更易造成短路引发火灾甚至爆炸，这就是人们通常所说的“热失控”。此外，锂电池除正常充放电电化学反应之外，存在的一些副反应也会产热[10]。

图2 锂离子电池工作原理示意图

2.1 汽车锂电池火灾危害性

虽然锂电池具备一系列良好的使用性能和优势，并且在新能源汽车行业中得到了广泛的应用，但同时也存在燃烧和爆炸的风险。由锂电池引发的汽车火灾表现出显著的气体火特征，主要为C类预混火[11]。汽车锂电池火灾通常具有以下区别于一般火灾的特点和危害。

1）燃烧速度快，锂电池火灾容易造成蔓延。

2）锂电池燃烧爆炸会产生可燃有害气体，毒性大。

李顺明：落实政策“大礼包”的关键在于：一是政府一把手要主动承担纾困民企的主体责任。作为领导，应该以党中央、国务院的决策部署为指导，亲力亲为地解决民营企业的发展问题，年初做安排，年中看进展，年末抓总结，切实扫清困扰民营企业发展的制度性障碍。二是强化政府部门之间的协调力度。民营企业发展问题涉及财政、税务、发改、工信、住建、国土、规划、市场监管等部门，建议各涉及部门加强协调配合，切勿踢皮球，通过形成合力化解制约民营企业发展的现实问题。三是强化法制保障。司法部门在接到民营企业的合理诉求时，应依法及时调查清楚造成问题的原因，做到早判、准判，为民营企业发展提供法律保障。■

3）燃烧爆炸产生的火焰喷射距离远，常伴内溶物的飞出和溅射，加大了起火爆炸的危害度。

4）锂电池的燃烧热值大，灭火难，存在复燃风险。

5）汽车锂电池起火，对周边物体易造成较大的危害并存在爆炸风险。

2.2 汽车锂电池火灾风险因素分析

新能源汽车上使用的锂电池都是通过串并联成组工作，如果单个电池组发生热失控后，局部释放产生的能量就会向周围扩散传播，极大可能引起周围电池的热失控，数千颗电芯间连锁反应，容易造成电池组的全面起火爆炸，释放出巨大的能量。因此在极端情况下，锂电池的一个小故障就很有可能造成大灾难。造成锂电池热失控的因素可分为内外部因素，内部因素主要有电池本身存在制造缺陷和工艺不足；外部因素主要有机械滥用、高温热冲击、短路、过充电等[12]。更详细来说，造成新能源汽车锂电池起火燃烧爆炸的原因可分为4种[13]：电池过充电、外部短路、内部短路、机械碰撞。

总结来说，由锂电池引发的汽车火灾安全隐患问题主要原因就是锂电池本身存在的产品质量问题和工艺缺陷。

3 安全对策

面对着日益增长的新能源汽车火灾事故，如何降低火灾风险，提高新能源汽车安全使用率成为当下亟须解决的重要问题。而且，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部、财政部联合发布的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》里也提出：“大幅提升产品安全和质量水平”的基本原则，“产品设计和系统集成满足功能安全要求，实现全生命周期的安全生产和使用”的主要目标，“提升产品质量安全水平”的重点任务。因此，笔者立足国内新能源汽车火灾隐患现状并结合国外应对新能源汽车消防安全的措施，提出解决我国新能源汽车火灾风险的安全对策。

3.1 国家方面

1）管理部门，出台更为科学严格的锂电池生产规范和安全标准。设定新能源汽车安全生产的准入门槛，提高安全生产标准，强化对新能源汽车从生产到使用再到报废的闭环式管理。尽快出台新能源汽车更为细致的规范和法律条文，让企业、消费者、执法部门等做到有规可循、有法可依。

3.2 企业方面

新能源汽车的安全问题，预防为先。提升新能源汽车的锂电池产品质量安全，是预防新能源汽车火灾的基石。

1）设计阶段，优化锂电池设计，保障锂电池产品质量。企业在设计阶段应科学设计，在改善锂电池材料和优化内部性能的同时，将安全、可靠、稳定的理念融入其中。

2）生产阶段，严控锂电池产品质量。企业是锂电池和新能源汽车的第一道“守护门”，不可盲目追求利润而忽视产品质量安全。

3）销售阶段，可与地方经销商合作，做好对消费者关于新能源汽车安全使用的认知、宣传和培训。

4）售后阶段，企业可与消费者、维护商家进行合作，定期为新能源汽车及其电池进行保养和维护，提醒消费者定期做安全检查，保障新能源汽车安全使用。

3.3 消费者方面

一是安全规范使用新能源汽车；二是注意车辆保养和日常维护；三是培养安全防范意识。

4 结束语

随着我国对新能源汽车行业的战略布局和人们日益增长的绿色出行需求，新能源汽车正朝着高质量、高效率和高产量的方向快速发展。新能源汽车的大规模普及对人们日常生活产生了巨大影响，伴随而来的安全问题不容忽视。确保新能源汽车安全使用、防范新能源汽车火灾风险将成为汽车行业和消防安全领域的一个重要话题和热点。科学分析新能源汽车火灾风险，加强新能源汽车火灾安全对策分析，对促进新能源汽车高质量发展、保障人民生命和财产安全和构建新时代中国特色社会主义和谐社会有着重要意义。