黎 濤

（1.上海大學，上海 201204；2.上海市浦東新區(qū)消防救援支隊，上海 201204）

1 新能源汽車的概念和火災(zāi)風險

由于石油等資源的能源危機和傳統(tǒng)汽車工業(yè)帶來的環(huán)境污染問題，發(fā)展新能源汽車已成為全球主要經(jīng)濟體共識。當前我國得益于現(xiàn)代高科技進步和國家新能源戰(zhàn)略布局，新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到前所未有的發(fā)展，擁有廣闊的市場前景和發(fā)展?jié)摿1]。

新能源汽車是指“采用新型動力系統(tǒng)，完全或者主要依靠新能源驅(qū)動的汽車，包括插電式混合動力（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等”[2]。一般來說，新能源汽車分為純電動汽車、混合動力電動汽車、燃氣汽車、燃燒電池電動汽車和生物燃燒汽車等類型[3]。通過查詢中國汽車協(xié)會相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國在2016—2018年間的新能源汽車銷量分別占全球汽車銷量的65.47%，49.03%，62.23%。2018年，我國新能源汽車的銷售量達到了125.6萬輛，既是全球最大的新能源汽車消費國，又是全球最大的新能源汽車制造國。伴隨著我國新能源汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車動力電池也得到了前所未有的增長和應(yīng)用。從當前我國新能源汽車市場來看，動力電池從制作原料不同主要分為7種[4]：磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈦酸鋰電池、三元材料電池、多元復(fù)合電池、鎳氫電池、超級電容器。

通過《新能源汽車藍皮書：中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2017）》中發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)整理而成的2017年我國動力電池總配套量表（見表1）可看出，鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域最廣，總配套量占據(jù)了市場動力電池總配套量的80%以上，是最主要的新能源汽車動力電池。

表1 2017年我國動力電池總配套量

新能源汽車的普及給人們帶來極大的便利，但伴隨而來的動力電池（以鋰電池為主）引發(fā)的火災(zāi)已成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點和亟須正視的安全問題。在我國，根據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計，新能源汽車起火引發(fā)的事故在2017—2018年超過60起，2019年超過70起[5-6]，2020—2022年更是呈猛烈上升趨勢。

2 新能源汽車火災(zāi)成因及隱患分析

由于近些年來頻發(fā)的以鋰電池為主要動力的新能源汽車安全和火災(zāi)事故，不僅限制了新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且危害了人們的生命財產(chǎn)安全，因此對新能源汽車及其動力鋰電池安全性問題的研究十分有必要。在進行新能源汽車火災(zāi)風險隱患分析之前，對新能源汽車主體結(jié)構(gòu)和鋰電池原理構(gòu)造的了解和認識是重要前提和基礎(chǔ)。

新能源汽車主要指以鋰電池為動力源的純電動汽車，其主要由電源控制系統(tǒng)、電力驅(qū)動系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成[7]，具體見圖1。

圖1 新能源汽車的結(jié)構(gòu)示意圖

鋰電池主要由正極、負極、隔膜和電解液（電解質(zhì)和有機溶劑結(jié)合）組成，正負兩極浸潤在電解液中，Li+以電解質(zhì)為介質(zhì)從而在正負兩極之間運動，實現(xiàn)電池的充放電過程[8]。并且，為了避免正負極通過電解液發(fā)生短路問題，生產(chǎn)時需要用隔膜將鋰電池的正負兩極進行分隔。具體來說，鋰電池的工作原理見圖2[9]，在充放電過程中，Li+在兩個正負電極之間往返嵌入和脫嵌；充電時，Li+從正極脫嵌，并經(jīng)過非水電解質(zhì)嵌入到負極中，而使負極處于富Li+狀態(tài)，放電時過程剛好相反。通過對鋰電池的原理和構(gòu)造分析可以看出，鋰電池的高能量儲存與釋放都是在一個狹小的空間內(nèi)完成。為了提高鋰電池的單位儲能效應(yīng)，鋰電池研發(fā)和生產(chǎn)商們都會盡可能得壓縮鋰離子的傳送空間（即隔膜）。因此通常提高鋰離子電池效能的最直接方法就是減少隔膜的厚度，從而使電池內(nèi)Li+的狹小空間愈發(fā)狹小。但愈發(fā)薄的隔膜會增加正負兩極直接接觸從而造成短路的風險，從而更易造成短路引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸，這就是人們通常所說的“熱失控”。此外，鋰電池除正常充放電電化學反應(yīng)之外，存在的一些副反應(yīng)也會產(chǎn)熱[10]。

圖2 鋰離子電池工作原理示意圖

2.1 汽車鋰電池火災(zāi)危害性

雖然鋰電池具備一系列良好的使用性能和優(yōu)勢，并且在新能源汽車行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但同時也存在燃燒和爆炸的風險。由鋰電池引發(fā)的汽車火災(zāi)表現(xiàn)出顯著的氣體火特征，主要為C類預(yù)混火[11]。汽車鋰電池火災(zāi)通常具有以下區(qū)別于一般火災(zāi)的特點和危害。

1）燃燒速度快，鋰電池火災(zāi)容易造成蔓延。

2）鋰電池燃燒爆炸會產(chǎn)生可燃有害氣體，毒性大。

李順明：落實政策“大禮包”的關(guān)鍵在于：一是政府一把手要主動承擔紓困民企的主體責任。作為領(lǐng)導(dǎo)，應(yīng)該以黨中央、國務(wù)院的決策部署為指導(dǎo)，親力親為地解決民營企業(yè)的發(fā)展問題，年初做安排，年中看進展，年末抓總結(jié)，切實掃清困擾民營企業(yè)發(fā)展的制度性障礙。二是強化政府部門之間的協(xié)調(diào)力度。民營企業(yè)發(fā)展問題涉及財政、稅務(wù)、發(fā)改、工信、住建、國土、規(guī)劃、市場監(jiān)管等部門，建議各涉及部門加強協(xié)調(diào)配合，切勿踢皮球，通過形成合力化解制約民營企業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實問題。三是強化法制保障。司法部門在接到民營企業(yè)的合理訴求時，應(yīng)依法及時調(diào)查清楚造成問題的原因，做到早判、準判，為民營企業(yè)發(fā)展提供法律保障?！?/p>

3）燃燒爆炸產(chǎn)生的火焰噴射距離遠，常伴內(nèi)溶物的飛出和濺射，加大了起火爆炸的危害度。

4）鋰電池的燃燒熱值大，滅火難，存在復(fù)燃風險。

5）汽車鋰電池起火，對周邊物體易造成較大的危害并存在爆炸風險。

2.2 汽車鋰電池火災(zāi)風險因素分析

新能源汽車上使用的鋰電池都是通過串并聯(lián)成組工作，如果單個電池組發(fā)生熱失控后，局部釋放產(chǎn)生的能量就會向周圍擴散傳播，極大可能引起周圍電池的熱失控，數(shù)千顆電芯間連鎖反應(yīng)，容易造成電池組的全面起火爆炸，釋放出巨大的能量。因此在極端情況下，鋰電池的一個小故障就很有可能造成大災(zāi)難。造成鋰電池熱失控的因素可分為內(nèi)外部因素，內(nèi)部因素主要有電池本身存在制造缺陷和工藝不足；外部因素主要有機械濫用、高溫熱沖擊、短路、過充電等[12]。更詳細來說，造成新能源汽車鋰電池起火燃燒爆炸的原因可分為4種[13]：電池過充電、外部短路、內(nèi)部短路、機械碰撞。

總結(jié)來說，由鋰電池引發(fā)的汽車火災(zāi)安全隱患問題主要原因就是鋰電池本身存在的產(chǎn)品質(zhì)量問題和工藝缺陷。

3 安全對策

面對著日益增長的新能源汽車火災(zāi)事故，如何降低火災(zāi)風險，提高新能源汽車安全使用率成為當下亟須解決的重要問題。而且，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、科學技術(shù)部、財政部聯(lián)合發(fā)布的《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》里也提出：“大幅提升產(chǎn)品安全和質(zhì)量水平”的基本原則，“產(chǎn)品設(shè)計和系統(tǒng)集成滿足功能安全要求，實現(xiàn)全生命周期的安全生產(chǎn)和使用”的主要目標，“提升產(chǎn)品質(zhì)量安全水平”的重點任務(wù)。因此，筆者立足國內(nèi)新能源汽車火災(zāi)隱患現(xiàn)狀并結(jié)合國外應(yīng)對新能源汽車消防安全的措施，提出解決我國新能源汽車火災(zāi)風險的安全對策。

3.1 國家方面

1）管理部門，出臺更為科學嚴格的鋰電池生產(chǎn)規(guī)范和安全標準。設(shè)定新能源汽車安全生產(chǎn)的準入門檻，提高安全生產(chǎn)標準，強化對新能源汽車從生產(chǎn)到使用再到報廢的閉環(huán)式管理。盡快出臺新能源汽車更為細致的規(guī)范和法律條文，讓企業(yè)、消費者、執(zhí)法部門等做到有規(guī)可循、有法可依。

3.2 企業(yè)方面

新能源汽車的安全問題，預(yù)防為先。提升新能源汽車的鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量安全，是預(yù)防新能源汽車火災(zāi)的基石。

1）設(shè)計階段，優(yōu)化鋰電池設(shè)計，保障鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)在設(shè)計階段應(yīng)科學設(shè)計，在改善鋰電池材料和優(yōu)化內(nèi)部性能的同時，將安全、可靠、穩(wěn)定的理念融入其中。

2）生產(chǎn)階段，嚴控鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)是鋰電池和新能源汽車的第一道“守護門”，不可盲目追求利潤而忽視產(chǎn)品質(zhì)量安全。

3）銷售階段，可與地方經(jīng)銷商合作，做好對消費者關(guān)于新能源汽車安全使用的認知、宣傳和培訓(xùn)。

4）售后階段，企業(yè)可與消費者、維護商家進行合作，定期為新能源汽車及其電池進行保養(yǎng)和維護，提醒消費者定期做安全檢查，保障新能源汽車安全使用。

3.3 消費者方面

一是安全規(guī)范使用新能源汽車；二是注意車輛保養(yǎng)和日常維護；三是培養(yǎng)安全防范意識。

4 結(jié)束語

隨著我國對新能源汽車行業(yè)的戰(zhàn)略布局和人們?nèi)找嬖鲩L的綠色出行需求，新能源汽車正朝著高質(zhì)量、高效率和高產(chǎn)量的方向快速發(fā)展。新能源汽車的大規(guī)模普及對人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生了巨大影響，伴隨而來的安全問題不容忽視。確保新能源汽車安全使用、防范新能源汽車火災(zāi)風險將成為汽車行業(yè)和消防安全領(lǐng)域的一個重要話題和熱點?？茖W分析新能源汽車火災(zāi)風險，加強新能源汽車火災(zāi)安全對策分析，對促進新能源汽車高質(zhì)量發(fā)展、保障人民生命和財產(chǎn)安全和構(gòu)建新時代中國特色社會主義和諧社會有著重要意義。