浅谈新能源汽车消防安全

浅谈新能源汽车消防安全
摘要：近年来，我国国民生活水平显著提高，汽车作为一种交通工具在人们
的日常生活中扮演着举足轻重的作用，其中，新能源汽车已经是一个不可或缺的
重要构成。

而随着新能源汽车使用数量的快速增长，其相关火灾事故也越来越多，并引发了全社会的广泛关注。

本文着力探究导致新能源汽车火灾的原因以及该类
火灾的特点，提出一些有效的火灾预防措施和处置对策，为我国新能源汽车行业
的平稳安全地发展和运行提供参考。

关键词：新能源汽车；火灾原因；特点；防控对策
引言
近年来，国内汽车产销量呈高速增长趋势，尽管受2020年年初新冠肺炎疫
情影响，2020年我国整个汽车行业依然表现极为优秀。

根据有关统计数据，自2020年4月份起，我国的汽车销售量持续攀升，2020年全年以2531.1万辆的总
量继续稳居全球首位。

其中作为中国低碳新型战略性新兴产业的新能源汽车产业
的规模与技术水平迅速发展，得到了越来越多消费者的认可，新能源汽车的生产
和销售量迅猛增加。

据统计，截至2021年2月，新能源汽车的生产和销售量接
连8个月刷新了当月的历史记录，其中2020年12月更是创下历史新高，产销量
分别为23.5万辆和24.8万辆，同比分别增长55.7%和49.5%。

与此同时，我国
新能源汽车产业的驱动力未来也会从政策驱动转为市场驱动，将保持高速的增长
趋势。

尽管日常生活中新能源汽车日益增多，但人们却对这些新能源汽车的火灾风
险缺少必要的认识。

同时，由于目前国内外对新能源汽车火灾的研究不多且不系统，消防救援人员对这种新能源汽车火灾的相关扑救知识也不熟悉，缺乏相关专
业方向的技术和战术指导，从而导致无法有效地对该类汽车火灾进行高效扑救[1]。

我国新能源汽车大部分为新能源电动汽车，而其重要的组成一般分为电力驱
动系统、电源系统以及辅助系统[2]。

由于现行新能源电动汽车技术本身存在的弊
端所导致的火灾隐患日益凸显出来，导致新能源电动汽车火灾事故逐渐增多，这已经成为当今社会舆论关注的一个焦点问题[3]。

为了推动新能源电动汽车产业继续快速增长，本文通过分析新能源电动汽车火灾的起因和特点，提出合理有效的防控对策建议[4]。

1新能源电动汽车火灾原因及火灾特点
1.1 新能源电动汽车火灾原因
我国新能源电动汽车虽然是一个增速极快的新兴产业，然而由于起步时间相对较晚，其整体质量仍然存在很大的提升空间，尤其是新能源电动汽车在目前的生产技术和实际应用等方面，还无法跟传统燃油汽车相媲美。

导致新能源电动汽车发生火灾事故的因素较多，且涉及小汽车、公交车等多种车型。

根据已发生的该类火灾事故来看，电池的火灾安全性是新能源电动汽车消防安全的关键[5]，而锂电池通常由正极材料、负极材料和电解液组成，这几个组成部分的热稳定性直接决定着电池的火灾安全性。

导致锂离子电池发生起火、爆炸主要是由短路、过充电和加热等原因引起的。

（1）短路
一般而言，析锂形成锂枝晶、机械碰撞以及电池内部缺陷是导致锂离子电池出现短路事故的主要原因。

1）析锂形成锂枝晶
负极材料为石墨的这类锂离子电池，在温度较低或大倍率充电过程中发生析锂现象的可能性比较大。

这是因为充电过程中，锂离子的嵌入反应具有一定的速率，超过该速率，如大电流充电，就有很大概率会造成金属锂在电极表面出现局部堆积；同时，低温条件下也将导致嵌入反应速度变慢，会造成锂在电极表面出现局部堆积，从而析出锂枝晶。

此外，即使不进行低温或大倍率充电，电池在近千次使用后，也会出现析锂现象。

而析锂现象会影响电极结构和活性，还有可能破坏隔膜，从而造成电极损坏。

图 1 石墨为负极材料形成的锂枝晶
2）机械碰撞
电池在使用过程中，若出现机械碰撞（如挤压、针刺等），很大程度会造成电池隔膜的破裂，使得电池内部的正极与负极直接接触，由此出现短路现象。

当出现短路时，电池将快速释放大量热能，直接造成电池温度猛增，从而导致火灾甚至爆炸的发生。

3）电池本身缺陷
除了析锂形成锂枝晶和机械碰撞原因外，短路还有可能是由于电池本身缺陷所导致的。

电池本身缺陷一般是在生产过程中引入，一般有以下几种情况：a.料尘；b.装壳时破碎；c.尺刮；d.不均匀缠绕；e.包装不完好；f.隔膜有洞；g.毛刺。

从发生概率而言，电池本身缺陷与电池材料体系无关，主要是由电池生产过程中的环境、工艺控制以及批次的筛选造成的。

（2）过充电
当出现过充后，电池正极的锂原子减少量超过50%，导致晶体结构容易发生破坏，从而造成电池容量的下降。

当电池被继续使用时，因为负极已经装满了锂原子，新的锂离子会以原子形式继续堆积，从而导致产生树枝状结晶，一方面当锂金属结晶足够多从而穿过隔膜时，电池的正负极就会发生局部短路现象，另一方面锂离子会与电解质发生反应，从而释放出众多的热量。

（3）加热
当锂电池附近有其他热源不断对其进行加热时，会加快电解液与正负极材料的一系列反应的发生，从而导致电池自身的温度会随之升高，而如果电池向外界环境散热的速度小于其自身产热速度时，电池则有可能面临热失控这种危险的情
况。

由于这个产热过程中电解液会发生分解气化，造成电池内部压力变大，最后
可能会导致外壳破裂，在高温空气环境中极容易起火。

1.2 新能源电动汽车火灾特点
目前，新能源电动汽车通常包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和油（气）电混合动力汽车[6]。

当发生交通事故、自身设备故障或被引燃，都可能导致新能
源电动汽车的电池组起火，从而给人员和财产带来极大的威胁。

因而新能源电动
汽车火灾事故由于电池组易燃、易爆、易导电等特性具备了与传统燃油汽车迥异
的特点[7]。

（1）燃烧迅速且产热多
当电池内部热失控导致电池温度、内压超出安全范围时，电池燃烧猛烈。

据
调查，当电池出现燃烧迹象到猛烈燃烧只需要6s 的时间，且火焰的喷射距离较远，可达到5m 以外。

因为新能源电动汽车的内部部件数量众多，同时很大部分
都是可燃物体，发生火灾后燃烧可以持续90min左右，温度高达916℃，足以引
燃周边可燃物。

与此同时其整个燃烧过程中还会产生众多喷溅物，还会分解出大
量烯烃、烷烃等有毒有害产物[8]。

（2）灭火时间较长且存在复燃风险
当锂离子电池出现热失控后，会连续不断地释放热量并分解出大量可燃气体，因而当汽车某一部位发生火灾后，很容易直接蔓延到整个车厢，从而形成大范围
的车辆燃烧。

由于常规灭火剂的灭火效果不够理想，加上起火部位还会被座椅、
护栏等物体遮挡，新能源电动汽车火灾较难被完全扑灭，即使扑灭了现场的明火，其电池内部的放热反应依然会继续发生，从而导致锂离子电池火灾反复复燃的现
象很容易出现。

（3）会引发爆炸和触电
随着新能源电动汽车不断更新换代，其对锂电池电压的要求也不断提高，由
原来的几十伏提升至一百至六百伏，远超过安全电压。

电池电解液属于强酸强碱
类物质，具有腐蚀性和挥发性。

有关试验表明，当电池外部加热达到500℃左右，
电解液会分解气化，遇到空气和明火时有可能会产生热失控。

当新能源电动汽车发生起火事故后，内部电池可能出现挤压、穿刺、损坏等情况，导致电池压力瞬间超出安全极限范围而爆炸，并引发电池电解液泄漏、燃烧，同时在导电介质的作用下，很容易使司机或者乘客发生触电情况。

2新能源电动汽车火灾防控对策
2.1 新能源电动汽车火灾预防措施
新能源电动汽车火灾问题在全社会引起了高度关注，而着力提高新能源电动汽车消防安全会是未来一个重要的研究重点，基于此，未来可以在以下几个方面做出提高和优化：
（1）改进和优化电池材料
新能源电动汽车的消防安全要以预防为主，可以从产品的设计做起，进一步与时俱进，继续优化电池材料和改进相关技术，同时提高其生产过程中的质量，不断提升新能源电动汽车的实用性能和产品质量，从而在源头上显著降低新能源电动汽车发生火灾的可能性。

（2）推广和优化新能源电动汽车锂电池专用的消防系统
新能源电动汽车的锂电池专用的消防系统并非一个独立的单元，而应该是一个高度集成化的整体，可以通过各单元间集成研究，从而实现在火灾早期控制锂电池火势的蔓延[9]。

如可以改善新能源电动汽车的电控系统，保证电控系统可以更有效地运行，从而保证电池在合适的温度区间内正常使用，杜绝新能源电动汽车电池由于内部高温导致的火灾事故。

（3）重点完善新能源电动汽车使用过程中的各项基础设施
目前，我国充电桩等基础设施的建设工作还不能满足日益增长的用户需求，如各省市在相关基础建设方面的标准并未统一，同时还出现了各城市的相关建设工作并不均衡的现象。

虽然住建部在2018年9月发布的《电动汽车分散充电设施工程技术标准》（GB/T 51313—2018）中对新建住宅和大型公共建筑配建的停
车场都提出了充电设施建设以及预留建设要求[10]，但依然不够系统和完备，相关
消防方面的要求并没有明确，相关管理规程也没有规定。

2.2 新能源电动汽车火灾处置对策
扑救新能源电动汽车火灾的主要任务包括迅速控制火势和营救被困人员，从
而尽可能减少火灾事故导致的损失。

针对新能源电动汽车火灾通常可以采取扑灭
明火、切断电源、降温冷却、消除电解液危害这四个处置对策。

（1）扑灭明火
普通灭火器对新能源电动车辆火灾的灭火效果并不理想，因而较难有效抑制
火势的蔓延。

经过实际应用发现，使用泡沫扑灭锂电池火灾中的明火具有较好的
效果，从而能够有效地阻止现场火势的进一步蔓延。

然而如果火灾未被直接控制，需要对着火车辆进行控制燃烧处置或者隔绝。

需要注意的是，灭火后还应保持实
时监控，如通过对现场进行实时测温来监控电池是否复燃。

（2）切断电源
当新能源电动汽车的电池出现高温、膨胀并冒出烟气，这极大程度预示着电
池将发生自燃甚至有可能爆炸，这个时候消防救援人员需要当机立断采用如下步
骤来切断电源，首先应该迅速查找电池所在区域，可以通过查找检查车罩下连接
电池和车身相关部件的橙色高压电线来确定电池位置，其次迅速断开点火开关，
然后拆卸电池负极，最后取出正极电缆，从而完成拆卸电池的目的。

（3）降温冷却
新能源电动汽车锂电池的机理十分特殊，因而当其受到火灾现场高温烟气产
生的较高热辐射影响时，很有可能还会导致复燃甚至爆炸的发生。

在将现场明火
完全扑灭之后，消防救援人员仍然需要继续使用大量的水对锂电池和着火车辆进
行持续的降温处理，并要在扑救锂电池火灾过程中及扑灭明火后的一段时间内对
火灾现场做好实时监护的工作，防止火灾复燃和爆炸的发生。

（4）消除电解液危害
从锂电池中泄漏的电解液有可能会飞溅到火灾现场的周围，还会持续进行化学反应释放热量和有毒有害物质，从而威胁被困人员以及消防救援人员的生命安全，因而为了从源头上进行控制，现场救援人员需要找出锂电池漏液的位置。

假如面板、安全阀及或接线端各处均只有些许磨破，只需要把安全阀关闭即可；但如果面板及其他各处发生比较严重的损坏，则需要小心地将漏液的锂电池进行安全拆除，并移动到特定的安全区域进行持续的喷水冷却及实时监控。

2.3 新能源电动汽车火灾处置注意要点
（1）风险评估
由于新能源电动汽车火灾具有燃烧迅速且产热多、容易复燃，会引发触电和爆炸，且燃烧过程中伴有毒气浓烟等特点，消防救援人员到达火灾现场要做好风险评估。

需要对火灾现场进行全面检查，并通过现场情况对接下来可能出现的隐患进行正确预估，从而组织救援人员采取防控举措来确保火灾救援现场环境的安全。

（2）现场管控
针对新能源电动汽车火灾事故，消防救援人员需要在现场做好管理和控制工作。

如规划可靠的消防车辆停靠区域，并将器材放置区安排在车辆停放附近，方便消防救援人员更为高效地使用车辆上的灭火救援装备；将距离火灾事故车辆10m范围进行完全警戒，防止火势进一步向外蔓延。

（3）个人防护
因为锂电池为易燃易爆材料，其起火后不仅燃烧迅速，而且还会引发触电和爆炸，并释放有毒有害物体，因而新能源电动汽车的火灾危险性也有别于传统燃料汽车。

因此，消防救援人员在扑救该类火灾时应该选择上风方向，且需要在救援现场时刻佩戴防护装备，并与起火汽车保持足够的安全间距；同时在救援事故中被困人员时，还要穿戴好绝缘手套，避免高压电击对人体造成伤害。

3结语
目前全球新能源汽车保有量越来越多，与此同时频发的新能源汽车火灾事故也得到了全社会的极大关注，因此，本文在对该类火灾发生的原因和表现出的火灾特点进行深入细致的分析和探讨的基础上，提出一些针对新能源汽车火灾的防控对策建议，希望对促进新能源汽车的可持续发展有所帮助。

参考文献：
［1］安绍光：电动汽车火灾扑救难点与处置措施研究[J].消防界（电子版），2021,7（02）:48-49.
［2］沙颂：新能源汽车的常见故障及维修关键技术[J].南方农机，2020,51（15）:147-148.
［3］钱飞云：电动汽车火灾扑救的有关思考[J].消防（(电子）),2020,（(0）):67-68.
［4］刘海峰：新能源汽车火灾原因分析及处置对策研究[J].科技资
讯,2020,（8(）1):81-83.［5］邵啸峰：电动汽车火灾中的灭火剂选择与灭火战术研究[C].中国消防协会:中国消防协会,2017:2.。

［6］方玲：基于成本—效益分析视角的我国新能源汽车产业发展策略研究[D]. 中南大学, 2014.
［7］岳雄飞：新能源汽车火灾的灭火战略战术研究[J].消防（(电子）),2021,（(0）):84-86.
［8］严南培：新能源汽车火灾特点及处置对策分析[J].消防（(电子）),2019,（(1）):40-42.
［9］李首顶,李艳,田杰,赵宇明,杨敏,罗俊,曹元成,程时杰：锂离子电池电力储能系统消防安全现状分析[J].储能科学与技术,2020（9(）5):1505-1516.
［10］向格：一起新能源电动汽车火灾的调查及体会[J].武警学院学
报,2019（35）06):17-21.。