浅析新能源汽车火灾原因及对策
董召辉
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董召辉,. 浅析新能源汽车火灾原因及对策[J]. 低碳研究,2023.5. DOI:10.12721/ccn.2023.157052.
摘要: 随着科技的不断发展,人民生活水平不断提高,消费理念逐渐发生变化,人员素质普遍提高,国家提倡绿色发展、可持续发展,减少碳排放,节约能源,大力发展新能源产业,在政策的支持和鼓励下,近几年新能源汽车发展迅速,逐渐走进人们的生活,替代传统燃油汽车,由于新能源汽车的独特优势,深受人民的喜爱,新能源汽车越来越多,给人们的生活出行带来了便利,同时,新能源汽车由于发展时间短,技术还在不断完善更新,新能源汽车事故也频繁发生,处置对策和经验相对匮乏,给灭火救援带来巨大压力,本文主要针对锂离子电池新能源汽车的构造原理、发生火灾的原因、处置对策进行研究和分析,希望对大家能有所帮助。
关键词: 新能源汽车;灭火救援;锂离子
DOI:10.12721/ccn.2023.157052
基金资助:

新能源汽车是近几年适应国家发展政策,改善生活环境,节约能源的一项重要举措,也是今后汽车产业发展的趋势和方向,燃油汽车将逐渐不淘汰,新能源汽车将作为主流融入市场,逐渐被大众接受,传统处置燃油汽车的对策和方法,已不适应新能源汽车的处置流程,作为国家队和主力军要不断探索新领域,适应形势发展,紧跟时代步伐,不断更新知识面,优化知识结构,跳出固有思维,勇于探索新路径,研究新事物,创新新战法,不断提高专业化水平,强化处置灾害事故的能力,不辜负人民的重托。

锂离子电池的构造和原理

锂离子电池由正极材料、负极材料、隔膜、电解液等构成,正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料等。负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主。隔膜的作用把正负极分隔开来,防止正负极接触发生短路,保证电解液离子顺利通过。电解液的主要作用是在锂电池正负极之间传导电子,使锂离子电池获得高电压、高必能。

工作原理:锂离子电池是一种可以二次充电的电池,当电池充电时,电池的正极上就有锂离子产生,产生的锂离子经过电解液运动到电池的负极。电池负极的碳一般呈层状结构,有许多微孔,运动到负极的锂离子就会嵌入碳层的微孔之中,嵌入到微孔中的锂离子越多,充电的能量就会越高。相反,当电池放电时嵌在负极碳层中的锂离子就会脱出,通过电解液运动到正极。回到正极的锂离子越多,则说明放电容量越高。

锂离子电动汽车发生火灾的原因

可燃物自然引发火灾

大多数车主会在车上存放自己喜欢的小饰品,对车辆进行装饰,许多小饰品本身具有可燃性,比如男性车主会在车上放置打火机,女性车主一般会在车上放置化妆品、香水等易燃物,特别是在夏天室外温度高,车门、车窗紧闭,车内形成密闭空间,空气流通缓慢,随着阳光暴晒,车内温度持续上升,香水中含有大量乙醇,闭杯闪点约为14℃,打火机主要成分是丁烷,丁烷是一种极易燃烧、液化的气体,与空气容易形成爆炸混合物,夏天车内温度可达到60℃,极易引燃打火机或香水等可燃物,引起燃烧爆炸,进一步引燃车内其他可燃物,发生车辆燃烧。

电气线路故障引发火灾

由于车主安全意识淡薄,为了追求个性和美观,会对车辆电气线路进行改动,达到自己想要的实际效果,增加舒适度和观赏性,电动汽车整车线路铺设比燃油汽车更复杂,数量更多,如果私自在车上加装电子产品,随意更改电气线路,或者使用不合格产品,就会增加用电量,导致电路超负荷运转,造成电线过热过载,进而加速电气线路老化速度,由于绝缘材料长时间磨损破裂,持续高温引燃绝缘材料,导致电气线路短路,引发火灾。

车辆发生碰撞变形

车辆发生撞击,导致锂离子电池受力变形,刺穿隔膜,隔膜在外力作用下破裂,正负极接触,发生短路,短路出现的火花会点燃电解液,电解液燃烧会引燃塑料机身,从而导致电池燃烧。

操作不当引发火灾

充电时间过久,当电池充电时,正极上的锂离子就会运动到负极,嵌入在负极的碳层结构中,当负极材料已达到饱和状态时,其余锂离子就会依附在负极表面,形成像树枝一样的枝尖,这些枝尖像针尖一样又细又硬,当生长到一定长度就会出现锂枝晶,刺穿隔膜引发短落,而且当电池充满电后,继续充电,电池负极就会塞进更多锂离子,当超过负极的最大承受能力时,就会出现碳层塌陷,容易形成电池鼓包。另一方面在充电过程中,使用不符合标准的充电桩,电池充满电后继续充电,长时间使用快充进行大流量充电,导致电池内温度快速升高,电池内部热量大量聚集,高温导致电解液分解,产生大量可燃气体,气体浓度逐渐增加,使电池出现鼓包现象,与空气接触,发生燃烧爆炸。

电池短路

电池短路分为外部短路和内部短路,外部短路是因为电气线路故障,电池正负极直接接触,电池内部温度升高,电能转化为化学能,发生一系列化学反应,电池内部产生大量可燃气体,遇空气和高温发生燃烧爆炸。内部短路是电池自身存在安全隐患,在生产、安装过程中有缺陷,比如选用不合格材料,正负极出现错位,电极有毛刺,外部密封不严,正极材料纯度不高,过度金属杂质未去除干净,制造工艺不严谨,造成内部短路,发生热失控。

锂离子电动汽车火灾的处置对策

一是加强分析研判,接到报警后,问清楚报警人车辆类型,电池种类,在火灾初期,能断电的尽量切断一切电源,将钥匙装进屏蔽袋,放在离车辆15米远的地方,利用灭火器快速处置明火,清理周边人员和车辆,做好警戒,利用可燃气体探测仪、和漏电探测仪,进行检测,时刻观察车辆动态。

二是加强力量调派。新能源电动汽车,燃烧猛烈,持续时间长,需要大量的水进行冷却,要增强初战力量调派,调集大吨位水罐车,保证供水不间断.

三是合理布置水枪阵地。在火灾初期,快速利用水枪扑灭电池周边的明火,减少对电池的烘烤,当火势猛烈,温度过高,高温已引起电池燃烧,应迅速退到安全地带,扩大警戒范围,在20米处划定安全区,在15米处划定作业区,在10米处划定核心区,禁止无关人员进入作业区,在上风方向出两支水枪对电池进行降温,在下风方向铺设水幕水带,稀释现场有毒气体。

四是做好现场安全管控,设立观察哨,时刻关注现场动态,提前明确撤离信号,选择安全的撤退路线,进入作业区人员必须着全套个人防护装备,佩戴空气呼吸器,进入核心区人员必须着电绝缘服,加强个人防护。所有车辆停靠在距离事故地点50米范围外,车头朝向撤离方向。

五是寻求技术指导,第一时间联系生产厂家,了解车辆性能,电池容量、电池仓的部位、电池的种类、高压电的部局,断电的方法,处置建议,在技术人员的指导下开展救援。

六是科学合理的破拆,如车上有被困人员,第一时间采取紧急救援措施,对被困者的伤情进行研判,制定救援方案,解救被困人员,非必要情况下,对车辆的A柱B柱不采取破拆作业,如情况紧急,必须拆除时,应掌握车辆的高压线部局,以免触碰高压线,造成人员触电伤亡,切断电源后,用万向表或漏电探测仪对车体进行检测,操作人员必须着电绝缘服。

总体来说,新能源电动汽车结构复杂,处置难度大,危险系数高,技术要求严,是近几年出现的新课题,对消防救援人员提出了更高的要求,在处置新能源电动汽车时一定要谨小慎微,严格按照流程进行作业,避免造成人员伤亡,要进一步加强新能源汽车灭火研究,制定科学合理的战术战法,形成一套成熟的救援体系,提高处置效率,发挥专业优势,补齐能力短板,扫清知识盲点,推动消防救援事业高质量发展。

参考文献:

王贤刚。新能源汽车火灾原因及其灭火救援对策《消防界:电子版》2022年第11期:78-80

尹飞鸽 钟文治 柯桂洲  锂离子电池火灾事故的原因分析及灭火救援对策研究《科技创新导报》2021年第016期:31-33

胡超 新能源汽车电池热失控火灾原因和防控措施《价值工程》2021年第001期:5-7

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