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新能源车和燃油车,到底谁更“火”
在2023年中国电动汽车百人会论坛上,中科院院士孙世刚披露了新能源车和燃油车失火事故率的数字。新能源车的失火事故率为每万辆0.9-1.2,而同样燃油车的数字是每万辆2-4。
既然这样,使用新能源车失火的几率不比传统燃油车高啊。担心啥呢?
这跟许多网友所感受到的很不同。毕竟对于新能源车,车主除了“里程焦虑”之外,另外一个很大的担心就是车辆的失火安全。
根据国家应急管理部公布的数据,2022年一季度新能源汽车共发生火灾事故640起。虽然之后这个口径的报告没有更新的,但考虑到2021/2022新能源车的销量和保有量大增,这个数字只增不减。而根据中国保险行业协会发布的数据显示,2019年新能源汽车的总体出险率为0.21%,而传统汽车的出险率为0.06%。这意味着,新能源汽车的出险率是传统汽车的三倍以上。
虽然新能源车自燃的比率并不比燃油车高,但电车着火的事故一旦发生,往往会引起社会的高度关注。
烧一台燃油车和一台新能源车,危害性是有差异的。由于电池系统具有较高的能量密度,又是活性化学物质参与的燃烧,火势往往会更加猛烈,危害更大,燃烧时间长,还会复燃,容易引起人们的恐慌和担忧。
其次社会对于新能源车辆新物种的关注和媒体的传播。新能源车代表着未来的发展趋势,是人们对于环保、节能、低碳、和智能驾乘体验的追求。因此,一旦新能源车发生着火事故,容易引起社会的广泛关注,人们会对于新能源车的安全性产生质疑和担忧。媒体对于新能源车着火事故的报道和传播,也是造成社会高度关注的原因之一。媒体的报道往往具有较大的影响力,容易引起公众的注意和关注,从而形成社会的共识和舆论。
02
失火的祸根:电池
燃油车失火,通常是因为燃油系统可能会出现泄漏,例如油箱、油管、燃油泵等部件因为事故碰撞或老化损坏,燃油泄漏引起车辆失火。
而新能源车的失火原因,几乎逃不了跟电池有关。电池外壳或者单体电受碰撞泄露会失火,电池性能衰减热失控会失火,高温高负荷会失火... 关键是,无论在行驶,静置,充电不同状态,电池都会有概率发生化学反应,导致车辆着火,并且造成严重的后果。
也就是说,起火的风险是存在于7x24任何一个使用的场景。
根据新能源汽车国家大数据联盟22年报告的数字,在静置状态下失火的的占比,达到35.44%,比在行驶和充电状态的占比都高。这个跟燃油车完全不同。如果电池管理系统存在故障,或者车辆停放在高温、易燃等环境下,也容易引起着火事故。
在静置状态下,如果其中电池包当中一个电池单体本来就存在故障,一旦过充,也就是电量充太满,容易产生结晶,刺破电池隔膜,发生短路,可能会导致整个电池组的失火。动力电池组还包括许多电子元件,如电控模块、传感器和保险丝。如果其中任何一个元件故障,可能会导致火灾。
那时电池发生燃烧的诱因都有哪些?
电池部件老化
经过长时间的使用,电池内部的化学反应会导致电池容量的下降和内部温度的升高,从而增加着火的风险。电池老化还可能引发电池内部短路、电池外壳变形等问题,进而引起着火事故。
例如电池隔膜,是保持正负极之间的隔断,防止短路的关键部件。如果隔膜老化,会导致电池内部正负极短路,引起着火。
又如电池中的正负极材料是电化学反应的核心,随着电池使用时间的增加,电极材料可能会老化,导致电池容量下降和内部温度升高,增加着火的风险。
外部碰撞
这个跟传统燃油车交通意外类似。电动车在行驶过程中,如果与其他车辆或障碍物发生碰撞,可能会损坏电池、电线等部件,进而引发短路、漏电等问题,增加着火的风险。
如果电动汽车发生严重的碰撞,电池可能会受到直接撞击,破坏电池内部的隔膜,导致电池内部化学物质泄漏、短路和发热,进而引发火灾。
另外电动汽车电池需要通过冷却系统来控制温度,防止过热。如果电池冷却系统受损,可能会导致电池内部温度升高,增加火灾的风险。
值得关注的是,当今纯电车辆基本的设计是整块电池包平铺在底盘。这样的设计时车辆行驶时因为托底造成的电池受损可能性大为增加。
高温天气
电动车在高温天气下长时间运行,电池内部温度会升高,从而增加着火的风险。此外,高温天气下,电动车的电路、电线等部件容易老化、变形,也可能引起着火事故。
高温环境下,电池内部的化学反应会加速,导致电池容量下降和内部温度升高,电池散热不良会导致电池内部温度升高,进而增加电池失火的风险。
电池热失控
电池内部的化学反应失控会导致大量热量的产生,使得电池内部温度迅速升高。当单个电芯内部发生热失控时,电芯内部的温度和压力迅速升高,这些热量和气体等会通过热扩散逐渐传递到周围的电芯和电池壳体上,从而导致整个电池包的温度和压力不断上升。当单个电芯内部的热失控引发电芯外壳破裂时,电芯内部的热量、气体和有害物质等会迅速蔓延到周围的电芯和电池包中,从而引发整个电池包的热失控。
热失控时,电池内部的化学反应也会释放大量的气体,如氢气、氧气、二氧化碳等,增加了电池的压力。电池内部的化学反应失控会导致电池的电压和电流剧烈变化,从而破坏电池的内部结构和材料。如果热失控无法得到及时控制,可能会引发火灾或爆炸等严重后果,对人身安全和财产造成严重威胁。
高负荷
电动车在高负荷状态下,例如长时间高速行驶、重载或者急加速等,这时电池内部的化学反应会加速,电池内部的温度会升高,如果电池的散热不及时、不充分,就会导致电池内部温度持续升高,从而可能引发热失控,甚至爆炸或火灾等严重后果。
03
真烧起来了,还能扑救不?
干粉或者泡沫灭火器
干粉灭火器使用的灭火剂干粉一般是碳酸钠、碳酸钾或二磷酸铵等无机化合物制成的微粉末。泡沫灭火器中的灭火剂是泡沫液,通常是由水和泡沫剂(如洗涤剂)混合而成。他们能降低燃烧物表面温度,阻断氧气供应来控制燃烧。
但用干粉灭火器去扑救动力电池起火,你会发现不是那么好使。
动力锂电池火灾发生后,由于电池内部的化学反应仍在继续,电池内部温度和压力上升,产生大量的热量和气体。火势很难迅速得到控制。就算是电池表面被扑灭,没有明火,在电池内部各种的活性化学成份仍在不断产生反应,温度仍有几百度的高温。
因此传统的干粉灭火器或者泡沫灭火器由于不能快速降温,所以并不能有效阻止“热失控”。使用干粉或者泡沫灭火器,只能在燃烧初始阶段进行扑救。如果燃烧继续,那就要赶紧撤离到安全距离外,让专业的消防人员进行扑救。
电池起火用水浇?
中科大火灾科学实验室的孙金华/王青松团队对比了多种灭火剂对三元动力电池着火扑灭的效果。包括ABC干粉、七氟丙烷(HFC)、水、全氟己酮和二氧化碳。其发现水的降温效果最为突出,远不同于其他四种灭火剂。从降低电池表面温度效果来看,优劣依次为水>全氟己酮>HFC>ABC干粉>CO2。水有着较高的比热容,气化过程能吸收大量的热量,因此灭火效果较好。
动力锂电池着火时,内部的化学反应会产生大量的热量,导致电池内部温度升高。因此一定要增加火场用水量降低电池内部的温度,利用喷雾或者开花水枪进行冷却,降低电池表面及内部的温度,一定意义上减少了电解液的排气,防止电池内部发生复燃,有效保护了电池的安全性。
而特斯拉的推荐,如果高电压电池在火灾中弯曲、扭曲、损坏,或者怀疑电池出现问题,那么消防用水要有足够的量。
出险以后
2020年工信部发布的对于电池失控引起热扩散的国标《电动汽车动力蓄电池安全规范》。车辆应当装备热扩散紧急信号装置,当热扩散发生时,该装置应当自动启动并发出紧急信号,以便驾驶员和其他人员及时采取措施。电池热失控引起的热扩散在热事件紧急信号提示发出的5分钟内,不得对乘员舱造成危险。就是说在主机厂对于车辆的风险设计,必须有5分钟的安全冗余时长,使驾乘人员能及时逃生。
对于车主,就不要纠结整理车里的物品箱包,这时时间就是生命。考虑电池的高压高温,还有有毒气体释放,撤离要到安全的距离外。并立即报警,让专业的消防队伍操作后面的事项。
现在的一般共识,新能源火灾需要用大量的水来扑救。消防员之所以用水灭火,是因为电动车自燃主要是由电池组热失控导致的,电池包内部往往还有几百度的高温,源源不断地使各种活性物质参与反应,并释出高温。缺乏持续冷却时,热量会快速回流电池并重新点燃剩余的活性物质。只有通过用水给电池组降温,才能阻止“热失控”的现象。
另外电池一旦燃烧,会产生和释出有毒气体。这些有毒气体包括氟化氢(HF)、氰化氢(HCN)和一氧化碳(CO)等。所以消防人员在扑救时,也会在风向位置选择,安全距离方面做好防护。

