摘要：首先研究了電動汽車動力鋰電池在應(yīng)用過程中的火災(zāi)風(fēng)險，然后分析了火災(zāi)危險性和起火原因。為了快速控制電動汽車動力鋰電池火災(zāi)，降低其對社會群眾造成的危害，在救援工作中可以結(jié)合具體的各個環(huán)節(jié)采取有效的措施，提升救援效率。研究結(jié)論能為救援人員電動汽車火災(zāi)救援工作提供參考。

關(guān)鍵詞：電動汽車；鋰電池；救援技術(shù)

中圖分類號：U471.1 收稿日期：2023-02- 10

1電動汽車動力鋰電池的火災(zāi)風(fēng)險

與傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動汽車的能量供應(yīng)系統(tǒng)和動力系統(tǒng)存在較大的差異，用電動機代替發(fā)動機，通過蓄電池、控制器和相關(guān)設(shè)備的設(shè)置，降低汽車內(nèi)部構(gòu)造的復(fù)雜性，使其維護保養(yǎng)措施的開展更加便利。鋰電池在新能源汽車中的應(yīng)用可以按照其制造工藝和結(jié)構(gòu)，分為軟包電池、方形電池和圓柱電池三種，這三種電池在電動汽車中都具有一定的應(yīng)用規(guī)模。

由于鋰離子本身就存在安全風(fēng)險，在使用過程中會受到外部環(huán)境因素較大影響。在受到外部沖擊并經(jīng)歷極端操作條件時，鋰電池會出現(xiàn)破裂，進而噴射出有毒煙氣、易燃氣體和火花。因此當出現(xiàn)火災(zāi)時，如果不及時采取有效的滅火救援措施，就會產(chǎn)生不可估量的損失。

2產(chǎn)生電動汽車火災(zāi)的原因

與其他電動汽車的電池類型相比，鋰離子電池在應(yīng)用過程中通常具有更高的火災(zāi)風(fēng)險，但鋰離子電池在汽車應(yīng)用中可以充分發(fā)揮其重量輕、壽命長、能量密度高等優(yōu)勢。

通過對電動汽車火災(zāi)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和產(chǎn)生原因的分析發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池發(fā)生熱失控的主要外因可以分為熱濫用、機械濫用、電濫用三種類型。在所有鋰離子應(yīng)用性能的因素中，溫度對其充放電性能的影響最大，溫度過低或過高都使其產(chǎn)生負面影響，當其溫度過低時，受其內(nèi)部成分的影響可能會導(dǎo)致電路短路，或者在正常溫度下，通過自身熱量積累的方式導(dǎo)致電池溫度過高，致使熱失控的現(xiàn)象出現(xiàn)。

鋰離子電池?zé)崾Э刂械臋C械濫用主要表現(xiàn)為碰撞、擠壓和刺穿。為了解決這一問題，設(shè)計人員調(diào)整了電池包的設(shè)置區(qū)域，并增強了防火板、受力框架、加強筋等保護設(shè)置。電濫用主要表現(xiàn)為過放電和過充電，導(dǎo)致內(nèi)部短路或者熱量產(chǎn)生過多，進而導(dǎo)致鋰電池火災(zāi)的產(chǎn)生。

3電動汽車的火災(zāi)危險性

3.1熱失控和電池起火

電動汽車火災(zāi)的產(chǎn)生在很大程度上是由于其中的鋰離子電池出現(xiàn)故障。在鋰離子電池的使用過程中熱失控是最常見的故障形式，在電動汽車鋰離子電池的使用過程中，如果對其進行不同形式的濫用，就會使其產(chǎn)生大量的熱量并積聚在其內(nèi)部，且其外部散熱率遠遠小于內(nèi)部熱量的積聚速率，就會使鋰電池的溫度出現(xiàn)突然攀升的現(xiàn)象，進而出現(xiàn)火災(zāi)或爆炸事故。在鋰電池的使用過程中，如果出現(xiàn)熱失控不僅會有電池溫度突然升高的現(xiàn)象，同時還會開啟安全閥，出現(xiàn)噴射火焰、高溫火花和大量黑煙。鋰電池內(nèi)部出現(xiàn)的這一系列變化會導(dǎo)致其出現(xiàn)熱失控，進而引發(fā)電池起火，使其在不斷蔓延和發(fā)展的過程中，發(fā)生火災(zāi)風(fēng)險的概率大大提升。

當電動汽車鋰離子電池出現(xiàn)熱失控后，產(chǎn)生的有毒煙氣和易燃氣體都會通過電池外殼的裂縫和安全閥釋放出來，進而在其附近電弧、火花、明火等火源的影響下被點燃，或者因無法得到有效冷卻出現(xiàn)自燃現(xiàn)象。當鋰電池內(nèi)部氣體的生成速率高于電池外部氣體的釋放速率，就會增加電池單體發(fā)生爆炸的可能。安全閥的設(shè)置雖然起到釋放積聚氣體的作用，但如果釋放出來的氣體在一定的封閉空間內(nèi)繼續(xù)積聚，并與周圍氧氣進行充分混合，雖然可能得到避免熱失控的目的，但如果有火源出現(xiàn)就有氣體爆炸發(fā)生的可能。

3.2有毒煙霧和有害氣體

電動汽車鋰離子電池的溫度如果超過150℃，其發(fā)生熱失控的概率就會大大增加。一旦發(fā)生熱失控，其安全闐和電池外殼都會產(chǎn)生不同程度的破裂，進而將有毒有害氣體釋放。在熱失控不斷蔓延的過程中，整個電池包都會逐漸受到不同程度的破壞，然后產(chǎn)生并釋放氫氣、一氧化碳、甲烷、氰化氫、氟化氫等有害氣體，人體如果吸入這些氣體會產(chǎn)生頭痛、頭暈、昏迷、失去知覺等癥狀，嚴重的甚至?xí)?dǎo)致死亡?？紤]到電動汽車鋰離子電池中實際的氟含量，在其熱失控現(xiàn)象發(fā)生時，可能有氟氧化磷產(chǎn)生，這種物質(zhì)比氫氟酸的毒性更強。但由于電動汽車生產(chǎn)廠家和鋰離子電池類型不同，其釋放的氣體種類和排量會受到其尺寸和化學(xué)性質(zhì)的影響，并不是一成不變的。

3.3滅火難度大，持續(xù)時間長

鋰離子在所有的金屬元素中屬于活潑性較強的一種元素，當其在空氣暴露時，會與其中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并釋放一定的熱量。如果鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)，在其燃燒過程中不僅會釋放有毒煙霧和有害氣體，還會有空氣進入其中，使其氧化。作為電動汽車主要的動力供應(yīng)裝置，鋰電池的內(nèi)部系統(tǒng)還有交流電和直流電的設(shè)置，在火災(zāi)持續(xù)蔓延的過程中，不僅有發(fā)生漏電情況的可能，還會存在爆炸的風(fēng)險。這些風(fēng)險的存在，使電動汽車鋰電池火災(zāi)救援工作的實施難度大大增加。隨著其燃燒時間的延長，要對鋰電池進行長時間的穩(wěn)定監(jiān)測，并在必要時采取降溫措施，導(dǎo)致滅火救援工作的開展時間進一步延長。

4電動汽車火災(zāi)的救援策略

4.1接警調(diào)度

當接到電動汽車起火的救援電話后，首先要對其提供的信息進行分析和判斷，確定火災(zāi)事故發(fā)生的具體位置，并做好相關(guān)的準備工作，盡可能全面掌握火災(zāi)現(xiàn)場的被困人員和火災(zāi)蔓延的具體情況?；趯馂?zāi)嚴重程度和事故現(xiàn)場大致情況的了解，綜合考慮其所處環(huán)境和天氣情況，對整個救援過程可能會用到裝備器械進行整理。然后，為了保證救援工作可以有序?qū)嵤?，在抵達事故現(xiàn)場的路上，救援人員要梳理救援思路，明確不同類型電動汽車火災(zāi)救援工作的開展要點。最后，當救援車輛趕至火災(zāi)現(xiàn)場后，救援人員要通過觀察或向知情者詢問的方式對起火電動汽車的品牌和型號進行確定，同時立即從新能源汽車數(shù)據(jù)庫中找到對應(yīng)的救援指南和維修手冊，對事故車輛的最高電壓、高壓線分布情況、鋰電池類型和容量等信息進行明確，必要時可以與最近的經(jīng)銷商或廠家取得聯(lián)系，并對該車輛的相關(guān)情況做進一步了解。

4.2警戒偵查

在了解并掌握電動汽車火災(zāi)情況的過程中，救援人員還要利用氣體檢測儀器實時檢測電動汽車周圍的環(huán)境氣體。一旦發(fā)現(xiàn)其中有有毒氣體存在時，就要先做好防護措施，并對周邊群眾進行疏散，擴大警戒范圍，避免其吸入因鋰電池著火釋放的有毒有害氣體，增加不必要的人員損傷。在實際救援工作的開展過程中，救援指揮人員要合理劃分具體的工作職責(zé)和詳細的工作內(nèi)容：a.確定電動汽車處于熄火狀態(tài)，并將防滑器等固定裝置放置在車輛車輪處，并將車輛檔位置于P擋，采取緊急制動器，防止車輛在后期救援工作的開展過程中出現(xiàn)滑動問題；b.迅速偵查火情，找到具體的著火部位，對車輛中被困人員的具體信息進行了解，結(jié)合前面接警調(diào)度環(huán)節(jié)收集到的車輛信息，結(jié)合火災(zāi)現(xiàn)場的實際情況，進行戰(zhàn)斗部署，降低人員傷亡損失。

4.3斷電處理

電動車輛在熄火后，其中的鋰電池供電系統(tǒng)會自動切斷內(nèi)部控制，但有可能會發(fā)生特殊情況，導(dǎo)致電動汽車高壓供電線路沒有及時被切斷。因此，在滅火救援工作的開展過程中，救援人員一定不能在破拆環(huán)節(jié)或滅火環(huán)節(jié)與其中的鋰電池高壓組件產(chǎn)生直接接觸，導(dǎo)致?lián)舸┣闆r的發(fā)生。針對部分無法對內(nèi)部電壓線路的斷電情況進行準確判斷的情況，可以對電動汽車外表的電壓及時開展測定工作，如果其電壓測定結(jié)果與標準值相符，就可以直接使用水源進行滅火。在鋰電池與水源解除后，要積極落實相關(guān)的保護措施，在保障車內(nèi)人員安全的情況下，實施專業(yè)有效的滅火救援方案。

另外，如果發(fā)現(xiàn)電動汽車火災(zāi)處于初期，還未得到進一步蔓延，且救援現(xiàn)場的真實狀況與斷電條件相符，電動汽車車體未發(fā)生變形，可以立即實施斷電操作，切斷車內(nèi)的電源控制線，并拆除鋰電池控制系統(tǒng)中的保險絲。在斷電操作進行的過程中，還要在距離車輛10 m之外的范圍內(nèi)設(shè)置信號屏蔽裝置，將車鑰匙置于其中，屏蔽車輛鑰匙對電動汽車的影響。但如果發(fā)現(xiàn)電動車輛車體發(fā)生明顯變形，救援人員在采取斷電措施時需要先將車輛進行翻轉(zhuǎn)，然后將其中的鋰電池卸除，使火災(zāi)隱患得到妥善處理。

4.4滅火救援

電動汽車動力鋰電池產(chǎn)生火災(zāi)的原因遘常以熱失控和熱失控擴散為主，在滅火救援工作的開展過程中，救援人員要始終貫徹科學(xué)施救、救人第一的救援原則，當發(fā)現(xiàn)有人員被困時，要對救人措施進行優(yōu)先考慮。如果火災(zāi)的事故現(xiàn)場存在重大危險隱患時，要優(yōu)先考慮并選擇能消除重大隱患或提升安全系數(shù)的戰(zhàn)斗方案。比如，在部分無法實施斷電操作的電動汽車火災(zāi)，且火勢已經(jīng)威脅到救援人員和被困人員的生命安全時，可以應(yīng)用噴霧水或干粉滅火器實現(xiàn)壓制火勢的目的，并通過對絕緣器材的利用提升救援工作的開展效率。在其具體的實施過程中，救援指揮人員要結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，嚴格遵循戰(zhàn)術(shù)原則，保證火災(zāi)現(xiàn)場救援決策的科學(xué)性。

考慮到電動汽車動力鋰離子電池火災(zāi)通常表現(xiàn)出燃燒溫度高、火勢蔓延快、突發(fā)性較強等特點，為了提升滅火救援的效率，要對滅火劑進行正確的選擇。通過國外相關(guān)人員的研究可以發(fā)現(xiàn)，在鋰離子電池火災(zāi)發(fā)生的過程中，通過使用大量的水可以達到有效的撲滅效果，在消防水罐中可以加入特定滅火藥劑，使滅火時間得到一定程度的縮短，同時使滅火工作的耗水量得到有效降低，最終達到提升救火效率的目的。

基于這種情況，有部分專家學(xué)者認為，滅火藥劑降溫能力的大小是阻止鋰離子電池火災(zāi)蔓延的重要因素，在經(jīng)過科學(xué)研究后發(fā)現(xiàn)，在鋰離子電池火災(zāi)救援工作中應(yīng)用效果最佳的滅火劑是水基型滅火劑。同時，七氟丙烷在鋰離子電池火災(zāi)中的應(yīng)用能達到良好的滅火效果。因此，在滅火救援工作的開展過程中，可以選擇間歇噴射滅火劑的方式，促進滅火降溫效率的提升，使鋰電池火災(zāi)得到快速控制。

4.5持續(xù)供水

由于鋰離子電池火災(zāi)需要消耗大量的水，并通過對各種新能源電動汽車火災(zāi)真實滅火救援案例的研究發(fā)現(xiàn)，在救援工作的開展過程中要借助用水使燃燒車輛的溫度進一步降低，使鋰電池的熱失控得到中斷。與傳統(tǒng)燃油車輛相比，電動汽車鋰電池火災(zāi)救援工作的開展需要更大的用水量，因此，在整個滅火救援工作的開展過程中對供水保障提出更高的要求，保證持續(xù)供水。

救援指揮人員在實際工作開展期間可以將現(xiàn)場水源分布情況作為供水依據(jù)，對大功率水罐車、市政消防栓、天然水源的供水方式進行科學(xué)合理的選擇。如果在郊區(qū)、高速公路等周邊沒有水源的區(qū)域發(fā)現(xiàn)有電動汽車鋰離子電池火災(zāi)發(fā)生，可以安排消防站等相關(guān)部門向電動汽車火災(zāi)現(xiàn)場運送消防用水，并在首次出警時至少安排兩輛水罐消防車同時出警，保證電動汽車鋰電池火災(zāi)救援工作開展過程中供水的持續(xù)性，當發(fā)現(xiàn)電動汽車鋰電車在火災(zāi)中出現(xiàn)彎曲、損壞等情況，一定會釋放出大量有毒煙霧和有害氣體，面對這種情況，可以用大量水直接對其進行處理，實現(xiàn)降溫目的的同時達到稀釋氣體的效果。

4.6冷卻監(jiān)控

特斯拉作為當前電動汽車市場中的知名品牌，其應(yīng)急手冊內(nèi)容具有一定的參考價值和指導(dǎo)意義。在其應(yīng)用手冊內(nèi)容中指出，鋰電池從起火到完善熄滅需要24 h.如果發(fā)現(xiàn)其處于持續(xù)冒煙狀態(tài)就說明鋰電池在一直發(fā)熱，再加上鋰電池極易復(fù)燃的特點，這也導(dǎo)致在滅火工作結(jié)束后，還要對其開展持續(xù)的監(jiān)測工作，直至鋰電車停止冒煙后至少一個小時才能結(jié)束監(jiān)測。在電動汽車鋰電池火災(zāi)救援工作的開展過程中，處于火災(zāi)現(xiàn)場的安全員要通過對熱像儀、測溫儀等測溫裝備的規(guī)范應(yīng)用，持續(xù)監(jiān)測電池溫度。如果發(fā)現(xiàn)電動汽車鋰離子電池在大量白煙冒出的同時，其內(nèi)部溫度出現(xiàn)迅速上升的情況，要立即向救援人員發(fā)出通知，使其暫停消防作業(yè)，用大量的水使電池迅速冷卻。如果火災(zāi)車輛中的被困人員已經(jīng)救出，要拉開滅火距離，保證自身與火災(zāi)車輛的距離控制在10-15m。

5結(jié)語

作為新能源的一種，電動汽車在日常交通中應(yīng)用的種類和數(shù)量逐漸提升，同時也增加了發(fā)生鋰電池火災(zāi)的可能性，由于鋰電池火災(zāi)具有較高的危險性，除了火災(zāi)外，還會釋放有毒有害氣體，甚至在救援工作的開展過程中還存在爆炸和觸電的可能，因此，要積極開展科學(xué)的救援工作，使其得到有效處置。