鋰離子電動汽車火災危險性與應急救援研究

陳帥

廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，中國·福建 廈門 361023

1 引言

隨著社會的不斷進步和經(jīng)濟水平的提高，汽車已經(jīng)成為人們出行必不可少得一部分，而鋰離子電動汽車作為一種新型交通工具在中國也得到了快速發(fā)展，然而由于傳統(tǒng)能源存在著對環(huán)境造成嚴重污染、使用成本高等問題，因此在新時代下出現(xiàn)了以綠色環(huán)保為特征以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合的鋰離子電動汽車，論文通過分析國內(nèi)外關(guān)于鋰離子電動車輛火災發(fā)生的特點及事故現(xiàn)場情況等現(xiàn)狀，針對鋰離子電動汽車火災危險性應急救援及其相關(guān)安全防范措施進行研究。

2 鋰離子電池對火災危險性與性能的影響

2.1 鋰離子電池特性

鋰離子動力電池是以負極材料金屬鋰等為主的二次資源，其具有高能量密度，工作溫度范圍寬和循環(huán)壽命長，正因為如此它在實際使用過程中能有效地避免環(huán)境突變及其他環(huán)境因素對產(chǎn)品影響，但鋰離子動力電池出現(xiàn)過充或過放，由于充電時產(chǎn)生的是間歇性電動勢而導致了充電器內(nèi)部電流迅速增大，當達到一定值后就會出現(xiàn)嚴重發(fā)熱現(xiàn)象從而造成起火事故發(fā)生。

2.2 鋰離子電池基本原理

鋰離子電池由高比單極的工作電極、電解質(zhì)溶液以及電極反應產(chǎn)生正負半電子，在充電時，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中所具有的電子與空穴分離成有序軌道。當電池受到過電壓和短路電流等外力作用時會從軌道轉(zhuǎn)移到電動勢場，而電化學穩(wěn)定性能好的話就會釋放出大量剩余電荷導致放電終止或損壞電池從而引發(fā)火災事故發(fā)生，相反如果是高比單極鋰離子充電器則對充電時產(chǎn)生較大的靜電力[1]。

3 鋰離子電動汽車火災危險性分析

3.1 鋰離子電動汽車火災概述

在汽車事故中，由于電動汽車本身的結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境，其極易受到外部自然環(huán)境因素及自身操作不當、管理失誤等人為原因而引起火災。因為受到外力，猛烈撞擊，電池老化或電路進水引發(fā)短路造成短路引發(fā)火災，電路故障使線路斷線或損壞從而發(fā)生電化學爆炸事故等（見圖1）。

圖1 汽車事故

3.2 鋰離子電動汽車火災危險性評價模型的建立

采用模糊綜合評價法對鋰離子電動汽車火災危險性評價進行建模。該方法是根據(jù)模糊數(shù)學中的隸屬度理論，對火災事故發(fā)生時各種因素進行量化，它將整個系統(tǒng)分為若干層次，通過定性與定量以及主觀和客觀等方式來確定各層權(quán)重，其特點就是：具有較強的系統(tǒng)性，能充分反映事物發(fā)展規(guī)律性，具有可控性和獨立性，相對獨立便捷。目的是為了對影響事故發(fā)生和救援管理有效性水平進行量化，從而判斷其需要采取的相關(guān)應急措施。

3.3 鋰離子電動汽車池火災危險性危險度預測

在確定了鋰離子電動汽車火災危險性后，我們就可以利用現(xiàn)有的資料對其進行危險度預測，建立一個由相關(guān)技術(shù)專家、專業(yè)救援隊和現(xiàn)場人員組成的應急預案。其中包括：可能發(fā)生的事故類型分析，事件后果評估及事故預防措施等內(nèi)容，并根據(jù)具體情況做出相應調(diào)整意見以及建議供未來參考借鑒使用，針對可能發(fā)生嚴重人員傷亡或經(jīng)濟損失較大且無法完全消除火災風險等級，考慮緊急狀況下的臨時突發(fā)狀態(tài)，可以采用預先疏散法進行消防安全設計計算[2]。

4 鋰離子電動汽車的應急救援

4.1 鋰離子電動汽車應急救援方案

4.1.1 建立完善的應急救援體系

首先，通過對近年已發(fā)生的事故進行調(diào)查分析，確定發(fā)生事故的危險源，制定出相應的預防措施，其次是加強與社會應急救援部門以及相關(guān)企業(yè)的溝通聯(lián)系。再次就是要做好相關(guān)應急救援措施的宣傳工作，要對應急救援人員進行安全教育和培訓，鋰離子生產(chǎn)企業(yè)或鋰離子電動汽車生產(chǎn)制造企業(yè)應成立專門的應急隊伍，同時還要加強專業(yè)應急救援人才隊伍建設并定期開展培訓活動以確保應急救援團隊能夠具備良好素質(zhì)。

4.1.2 現(xiàn)場救援

在事故發(fā)生后，及時趕到現(xiàn)場，確認被困人員的具體位置，同時要立即組織相關(guān)維修技術(shù)人員、應急救援人員和物資等到達緊急地點。根據(jù)實際情況采取相應措施進行快速處理并記錄數(shù)據(jù)以備后期分析參考，對事故車輛進行全面檢查并做好記錄以便于及時上報，保證救援順利實施，減少不必要的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

4.2 鋰離子電動汽車應急救援過程

在事故發(fā)生后，當電動汽車出現(xiàn)火災時，救援人員首先要根據(jù)故障點進行判斷，然后確定是否需要緊急撤離。在這個過程中可能會有一些不安全的因素存在，因此必須對其采取一定措施來防止這種事故發(fā)生和擴大危害范圍：

對消防人員個人防護要求：靠近著火的電動汽車前應做好個人基本防護，穿著全棉防靜電內(nèi)衣、滅火防護服，佩戴消防頭盔、手套、靴子、頭套、空氣呼吸器等基本防護裝備，如果火災的情況嚴重就要配備消防隔熱服、消防避火服或者防爆服，同時也要配備進入帶電區(qū)域作戰(zhàn)時，必須穿戴電絕緣服、絕緣靴、絕緣手套等防護裝備，攜帶漏電探測儀、絕緣膠墊、接地線（棒）等器材，因為使用不同的滅火劑時如干粉滅火器不會熄滅電池火焰，員應避免在滅火或解脫操作任何高壓組件中的內(nèi)部直接接觸，這會潛在導致電擊。

①如果遭遇小火災，火焰沒有蔓延到高壓電池部分，可以采用二氧化碳或ABC 干粉滅火器滅火。

②在徹底檢查火情的時候，不要與任何高壓部件接觸，始終使用絕緣工具進行檢查。

③如果高電壓電池在火災中彎曲、扭曲、損壞，或者懷疑電池出現(xiàn)問題。那么滅火時的用水量不能太少，消防用水要有足夠的量。

④電池著火可能需要24 小時才能完全撲滅。使用熱成像攝像頭，可以確保高電壓電池在事故結(jié)束前完全冷卻。如果沒有熱成像攝像頭，就必須監(jiān)控電池是否會復燃。冒煙表示電池仍然很熱，監(jiān)控一直要保持到電池不再冒煙的至少一小時之后。

⑤疏散周邊車輛以防火勢擴大或次生災害發(fā)生[3]。

4.3 鋰離子電動汽車應急對策與使用建議

①電動汽車的安全問題。在緊急情況下，應立即切斷電源，防止火災發(fā)生時對人員和車輛造成不必要的傷害，同時打開應急事故燈。

②電動汽車的質(zhì)量問題。首先，在電池使用之前要對其外觀進行檢查，其次，應定期檢修，如果發(fā)生故障應及時將故障鋰離子電池更換，若是由于維修人員不注重維護保養(yǎng)導致電路異常或者其他原因造成線路短路應停止使用汽車并做好返修的準備。

③加強電動汽車充電設施管理。在電動汽車充電站建立完善的充電設備，在充電前應定期對電池進行檢測，并及時檢查和更換，同時要配備專業(yè)人員負責維護工作，提高工作人員安全意識及職業(yè)素質(zhì)與技能，嚴格按照鋰電池生產(chǎn)倉儲使用場所火災事故處置安全要點（試行）等相關(guān)規(guī)定制定適合本單位實際情況的應急救援預案。

5 結(jié)語

然而隨著國家對環(huán)境安全關(guān)注度提高、充電基礎設施不斷完善等因素影響下以及人們環(huán)保意識日益增強，推動著中國鋰離子汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，鋰離子電動汽車在日常生活中變得比較常見，但是由于鋰離子電池自生特性，導致鋰電池電動車火災發(fā)生率增加且呈逐年上升趨勢，這就要求了解了關(guān)于電動汽車火災事故發(fā)生機理、救援模式與方法等方面內(nèi)容。論文主要是針對目前中國鋰離子動力電池存在的火災隱患進行分析和總結(jié)，從安全可靠性角度出發(fā)建立相應救援預案，降低事故發(fā)生而造成人員傷亡以及財產(chǎn)損失，結(jié)合現(xiàn)場實際情況及現(xiàn)有環(huán)境條件選擇合適救援方式以提高救援效率。