本田、大众、现代等8家车企改进电动汽车电池起火应急指南

电子工程专辑讯，根据美国联邦安全机构去年提出的建议，8家汽车制造商已经改进了各自的电动汽车应急指南，并纳入了扑灭锂电池起火的具体细节。

据路透报道，本田、现代、三菱、保时捷、大众和沃尔沃汽车，以及电动巴士制造商Proterra和Van Hool已经完成了美国国家运输安全委员会（NTSB）在2021年1月向22家车企发布的建议中的要求。

NTSB要求车企按照国际安全标准制定应急指南，并在其中加入有关电动汽车电池起火的处理方法，以及降低热失控和电池复燃风险的具体信息。

美国国家运输安全委员会（NTSB）表示，除了已经完成改进的8家车企之外，包括福特、通用、特斯拉和丰田在内的12家企业正在就该建议进行改进。其他两家公司（Nova Bus和Karma Automotiv）尚未对该机构的要求作出回应。

2020年NTSB在一份安全报告中称，车企没有为处理电动汽车电池起火的应急人员提供足够的指导，因此呼吁车企采取行动。NTSB主席Jennifer Homendy在一份声明中说：“在车辆碰撞后进行救援时，事故第一处理人员应该获得足够的信息以保证自身的安全，包括清楚如何抑制高压锂电池起火。我们的建议是采取一个简单而有力的行动，从而拯救事故第一处理人员和车祸受害者的生命。”Homendy呼吁其他14家车企“立即”实施NTSB的建议。

特斯拉、通用等电动汽车“电池起火”问题高度关注

随着纯电动汽车的逐步普遍化，电池起火等相关安全事件也引起广泛关注。据应急管理部消防救援局2021年7月发布的信息显示，今年以来，全国发生电动车火灾事故6000多起。新能源火灾事故突发性强、燃烧火势蔓延迅速，持续时间长，事故潜在危险性大，伴随有毒气体释放和爆炸危险，且复燃风险高。锂离子电池包一旦发生燃烧，扑救难度大，易引发次生灾害。

老款特斯拉Model S和Model X频繁出现起火事件，专家称这些事件与车辆所使用的电池相关，电池“在充满电或接近充满电的情况下，可能存在起火风险”，这引发了人们对电动汽车老化之后的安全性和耐用性的质疑。

2020年通用汽车因其高压电池组可能起火而在美国召回5万多辆雪佛兰Bolt电动汽车；奥迪e-tron在美国上市，然而上市不久之后，该车就因为存在起火风险被召回，该公司称起火风险的原因是线束的问题。

美国国家消防协会的数据显示，2019年中，美国发生了18.95万起高速公路车辆起火事件，其中包括乘用车和其他类型的车辆。专家称，电动汽车起火的频率与燃油车相似，也有可能比燃油车稍低一些。但是，由于化学物质中的具有助燃作用，且锂电池系统存在大量积热的情况，在着火之后，电动汽车燃烧的强度更高，持续时间也更长，因此更难扑灭。

特斯拉发布在其网站上的Model S应急指南中表示：“电池在起火后可能最多需要24个小时才能完全熄灭。可以考虑让电池继续燃烧，与此同时做好暴露保护工作。”

NHTSA准备的报告表示，电动汽车起火有可能是一系列事件导致的连锁反应，例如，一个缺陷会导致单个电芯出现过热。通过该载体，热量可以点燃源头周围的高度易燃材料，并扩散到电池组的其他部分，最终随着温度和压力的上升而失控，这一过程通常被称为“热失控”。但是研究显示，这个问题可能并非电池固有的问题，而是由于目前这批电动汽车上市时间较短，尚未采用统一的安全标准所导致的。

电动汽车电池安全问题如何解决？

锂离子电池按照正极材料分类主要包括钴酸锂电池、锰酸锂电池、镍钴锰三元锂电池、磷酸铁锂电池等。目前储能站最常使用的是磷酸铁锂电池，少数国家使用镍钴锰三元锂电池，常用的动力电池主要为镍钴锰三元锂电池和磷酸铁锂电池。

锂离子电池的结构一般由正极、负极、隔膜和电解液组成，此外电池内还包括粘结剂、导电剂、集流体和封装材料等组成部分。锂离子电池隔膜、电解液等材料均属于易燃或可燃材料，容易受热分解，且产生的气体产物易燃烧，从而导致热失控。

随着电动汽车的发展，人们对电动汽车续航里程要求越来越高，要求电池充电速度越来越快，这使得电池中的活性物质含量增大、活性增强，也变相增加了锂离子电池的火灾风险；电池能量密度的增加还增大了锂离子电池释放能量的潜力。

锂离子电池起火的主要原因是电池热失控，当电池发生热失控时可使电池温度迅速升高到400摄氏度至1000摄氏度，进而发生着火、爆炸等事故。锂离子电池发生热失控的主要原因大致可分为机械滥用、电气滥用、自身缺陷和高温环境。

机械滥用包括碰撞、挤压和穿刺等类型。锂离子电池在使用和储运过程中由于挤压、碰撞、穿刺等外力的作用，电池单体或者电池组可能发生变形，导致电池隔膜破损进而发生内部短路，最终引发起火。在机械滥用中，穿刺伤害最为严重，它是指尖锐的导体刺入电池本体，造成正负极直接短路。穿刺造成电池在穿刺点短路，短路区因短路产生大量的热而形成局部热区，当热区温度超过临界点时将引发热失控，发生冒烟、起火甚至爆炸。碰撞、挤压与穿刺类似，都是造成局部内短路从而可能引起热失控。不同的是，碰撞、挤压只是概率性的发生内短路。相比之下，穿刺过程热量的生成更加剧烈，引发热失控的概率更高。

电气滥用主要包括过充、过放、短路等类型，主要是由于电池使用不当造成的。当电池过充时，正极电压逐渐升高，脱锂过程变得困难，这导致电池的内阻急剧增大，因此产生大量的焦耳热，同时正极氧气释放发出大量的热，温度升高后负极也会与电解液发生放热反应。当一系列的放热反应导致电池内部温度上升到一定程度时，便会发生热失控。电池充电时，锂离子在负极表面沉积形成锂枝晶，锂枝晶易刺穿隔膜，引起正负极短路。在电池过度放电时，电池的电压降低，可能导致负极的铜箔溶解，加速电池失效。短路包括外部短路和内部短路两种类型；外部短路是指锂离子电池正极和负极间不经过负载直接导通，当外部短路发生时，电池产生的热量无法有效地散去，电池温度也会随之上升，高温触发热失控。

自身缺陷主要包括毛刺、杂质、工艺缺陷、不一致性等类型。电池在制作过程中，电池极片周围存在金属毛刺或者极片里混有金属颗粒，在一定条件下毛刺或金属颗粒刺穿隔离膜造成内短路。电池模组或电池包在生产和使用过程中要求锂离子单体保持很好的一致性。当存在生产工艺缺陷或电池管理系统管理缺陷时，会造成锂离子单体不一致性的问题，从而导致电池模组或电池包整体使用过程中出现电池单体的过充和单体间的自放电，加速电池单体的老化，电池性能衰减，最终引发热失控。

高温环境包括受热冲击、散热不良等类型。电池受外热作用以及电池内部生热而电池冷却系统失效的情况下将形成高温环境。高温环境会加速锂离子电池老化，电池性能衰减，导致使用过程中电池发热量增加，出现恶性循环，最终触发热失控。过高的温度还可能直接使电池隔膜材料分解，形成内短路，进而引发热失控。为解决锂离子电池热失控问题，可从提高锂离子电池的本质安全性和加强外部保护两方面进行。从当前的研究热点来看，提高锂离子电池的本质安全性主要集中在开发热稳定性高、能够降低或消除针状金属结晶形成的正极和负极材料，开发耐高温、耐机械力的新型隔膜，开发阻燃电解液，开发产热低的固态电池等。加强外部保护则主要有优化电池制造工艺，严格把关电池出厂前的检测；设置电池监控和保护装置，不断提高电池管理系统管理水平；设置电池散热系统，增强其散热能力等。

对于纯电动汽车火灾，注意除了治疗或解救被困人员时可以近距离作业外，灭火和处置应保持在5米外。灭火时，先切断电源，再处在上风处实施灭火，避免吸入有毒烟气。严禁灭火救援过程对车辆结构件和电气部件进行切割、撬拆等，避免发生电击和使电池热失控扩大。控制火势为主，对电池包部位进行持续降温，降低燃爆风险。实时监测电池温度以防止热扩散和复燃。电池电量全部放出之前，车辆残骸宜露天放置，并与周边保持合理的安全距离。车辆残骸宜处于24小时监控范围内，并安排专业人员处理。

本文参考自路透社、美国国家运输安全委员会、中国应急管理报、新浪科技等报道