純電動汽車自燃原因分析及預防

陳風月，王金生，江城城，張 營

(山東工程職業技術大學，濟南 250200)

1 研究純電動汽車自燃原因的重要性

純電動汽車較為環保，既適應國家戰略，又能造福于人類可持續發展。因此社會給予了較高的關注度，發展較為迅速。根據大搜車智云網提供的數據顯示，新能源乘用車在2021年1—4月的銷量如圖1所示。

圖1 2021年1—4月新能源乘用車銷量(輛)

據統計，2021年4月銷售的新能源乘用車中，59.29%屬于純電動汽車。但是推廣純電動汽車的過程并不順利。據不完全統計，2021年1—5月，我國純電動汽車(包括客車等)起火事故較去年增加20起，共達34起，涉及車輛數目38輛，比去年高出73%，其中新能源乘用車汽車起火27起，涉及汽車數量32量[1]。各事故發生的車輛狀態如圖2所示。

圖2 汽車自燃時汽車狀態占比

根據圖2可知，純電動汽車的自燃現象發生在充電時、使用過程中和汽車靜止等各個環節。由于純電動汽車從冒煙到自燃非常迅速，電池和線路滅火需要酌情而定，且滅火后容易復燃，容易造成人和物的損失。如2021年1月10日，正在行駛中的一輛純電動汽車發生了自燃，經聯系消防部門后，進行了現場救援，但是由于純電動汽車自燃速度很快，火勢較為迅速，救援難度增大，最后火被撲滅，純電動汽車卻面目全非；2021年5月28日，正在充電的新能源車輛開始冒煙，慶幸的是車主發現后立刻采取措施，拔下電源后報警處理，在消防員開始撲救時，新能源車輛由于著火溫度升高，發生爆燃，整個車輛迅速被火焰包圍。

因此，純電動汽車自燃具有突發性、快速性，研究純電動汽車的自燃原因并采取措施可以降低自燃給人們帶來的生命和財產損失。

2 純電動汽車自燃的原因

純電動汽車起火自燃的原因可從人為因素和非人為因素兩方面探尋[2]。

2.1 人為因素

2.1.1 行駛過程中發生碰撞或底盤剮蹭

行駛過程中純電動汽車發生碰撞或底盤剮蹭后，電池受外力沖擊，可能會破壞電池內部結構，甚至穿透電池，從而出現電池漏液、絕緣受損以及短路的情況，引發自燃。特斯拉汽車就有過車輛進行碰撞試驗一周后又發生自燃的案例。經分析，電芯在劇烈碰撞或高速碰撞后產生內部虛短路，持續產生熱量熔化電芯隔膜后造成直接短路從而起火[3]。

2.1.2 純電動汽車電池進水

純電動汽車多數符合IP67的防護標準，后面的兩個數字6和7分別代表了“固態防護等級”和“液態防護等級”：6代表灰塵禁錮即塵埃無法進入物體；7代表“常溫下，當外殼暫時浸泡在1 m深的水里將不會造成有害影響。在防護等級范圍內，純電動汽車可以短時間浸水。但是水進入電池，也會引發短路，造成自燃。與磷酸鐵鋰電池相比，鋰電池進水后危險系數更高，因為電池包內部進水后，發生化學反應可能會逐漸腐蝕鋰電池外殼，最終導致電極露出，電極遇水可能會發生劇烈反應，最終引燃電池和汽車[4]。

2.1.3 充電不規范

據2021年1—5月自燃事故統計表可知，充電時汽車發生自燃的比例達到了22.2%。汽車充電時引發自燃的原因有很多，主要體現在以下幾點。

(1)由于使用不規范的充電線，線路老化導致自燃風險增加。

(2)充電時間過長。目前純電動汽車快充模式充電所需時長3～4 h，慢充時長可達7～8 h。在溫度較高的夏季，充電方式最好以慢充為主快充為輔。而且不要長時間充電而不將插槍拔出。因為電池具有自放電特性，長時間插槍停放充電，可能會因為電池電量下降觸發充電模式，從而導致電池熱失控。因此，盡管充電樁在新能源汽車上充電完成后會適時斷電，但為了降低風險，還是應當及時拔下充電槍，以免引發燃燒事故。

(3)充電環境因素。純電動汽車在充電過程中，動力電池組會產生熱量，為了及時散熱，要選擇通風良好的環境，否則會在一定程度上增加汽車自燃的安全隱患。

2.2 非人為因素

(1)電池的類型及安裝位置。通過調查可以了解到，目前車企使用頻率較高的動力電池主要包括三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩種，其優缺點如表1所示。

表1 三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的比較

相比之下，安全性能高、不易發生自然的是磷酸鐵鋰電池。純電動汽車的電池安裝位置一般位于車身中部地板下方，部分車型位于備箱內，安裝位置涉及到安全性問題，發生碰撞后電池起火的隱患依然存在。

(2)電池單體內部短路。蓄電池單體內部短路包括兩個方面，第一是在低溫環境中或者在大倍率循環使用時，鋰電池可能會出現析鋰的現象，不斷生長的鋰枝晶會刺穿電解質隔膜造成蓄電池單體內部短路；第二是在蓄電池單體的制造過程中由于生產環境和操作不當會導致金屬雜質混入，隨著蓄電池單體的循環使用導致蓄電池單體內部短路[5]。

(3)線路短路及老化。純電動汽車電路線路較燃油車更為繁雜，發生老化和短路的可能性也就更高；動力電池具有大容量、高能量密度特點，一旦受外力擠壓發生變形甚至穿透，就可能造成短路增加自燃風險；電池老化程度與過充電有關系，也會增加自燃風險。

3 純電動汽車預防自燃的措施

3.1 純電動汽車使用過程中的預防措施

(1)減少碰撞。開車過程中盡量減少碰撞事故的發生，同時注意盡量不要走坎坷路線，更不要試圖越野，降低因撞擊埋下的安全隱患。

(2)警惕涉水。使用純電動汽車時要留意電池的防護等級。同時在雨天要注意關閉車窗，路過有積水的路面時，盡量繞行避免蓄電池進水引發自燃。

(3)規范充電。充電時要關閉車內電源，選擇良好的充電環境，正確掌握充電時間，仔細檢查充電設備，嚴格按照動力蓄電池充電說明進行充電。充電結束后，按照先斷電再拔充電槍的順序操作。

(4)按時保養。雖然純電動汽車有電池熱管理系統的保護，但還是會出現線路老化、元器件衰老的情況，因此應定期對愛車進行檢查和保養。

3.2 加強電池研發，提高安全預警

目前，純電動汽車都配備了電池管理系統，不論車輛在充電還是在正常運行使用中，都需要準確可靠地完成對單體電池電流、電壓、溫度等狀態的實時檢測和診斷，確保電池組安全[6]。在電池研發及設計上，要綜合考慮安全性和能量密度，尋求最合適的平衡點。同時要加強電池預警功能研發，增加相應的保護裝置。

4 總結

純電動汽車在充電過程、行駛和停放狀態都可能發生自燃，自燃的原因涉及人為因素和非人為因素。在使用車輛過程中，要注意避免汽車碰撞、涉水等，同時電源生產商要研發高性能電池或者升級電池保護技術。只有在生產廠商和使用者共同努力下，才能降低純電動汽車自燃概率。總體上看，純電動汽車在出廠前都是經過檢測的，自燃是意外情況，沒必要引起恐慌。科技在進步，純電動汽車的發展未來可期。