又見5死38傷慘劇，電動自行車火災怎麽防？

又見5死38傷慘劇，電動自行車火災怎麽防？

原創： 於夢黎 知識分子 今天

pixabay.com

撰文 | 於夢黎

責編 | 陳曉雪

5月5日6時許，廣西桂林雁山區一村民自建房發生火災，共造成5人死亡，6人在重症監護室治療，人輕微傷。5名遇難者全部為廣西師范大學漓江學院在校外住宿的大學生。[1]

桂林雁山區火災應急組5月6日發布的消息稱，現場著火部位於電動車停放的樓面，著火的主要物質是電動車。[1]

電動自行車輕便靈活，價格也不高，可以說是風靡中國的城鄉。據新華社報導，我國目前的電動自行車保有量有2億輛，年產量則大約是3000萬輛。[2]

實際上，電動車起火的新聞多見報端。從2013年到2017年，因電動自行車火災死亡233人，而在2018年，電動自行車質量安全事件95起，造成25人死亡 [2]。

對於很多居民來說，電動自行車是必不可少的交通工具。圖片：小毛

我們在使用電動自行車時，如何避免危險的發生？電動自行車在什麽情況下會燃燒？現在市面上流行的鋰離子電池安全性如何？

就以上公眾關心的問題，《知識分子》最近連線了北京理工大學化學與化工學院化學與能源材料研究所教授孫克寧。孫克寧主要從事電化學、新能源材料領域的交叉研究，在固體氧化物燃料電池發電技術與高比能鋰離子電池及相關材料的研究與工程化應用等方面有多年的研究工作積累。談話內容有編輯。

電池為何會燃燒？

《知識分子》：電動自行車的電池有哪些種類？

孫克寧：過去電動車用鉛酸電池，安全性很高，但電池很重。鋰離子電池有很多優點，工作電壓高、充放電速度快、比能量（在一定質量物質中儲存能量的大小）高，且重量很輕，在1990年代開始商業化，成為21世紀電動車行業電池發展的主流，但存在諸如起火等問題。還有一種介於二者中間的鎳氫電池，安全性高但用的很少，各方面性能不如鋰離子電池。這次電動車著火可能就是因為鋰離子電池。

《知識分子》：為什麽鋰離子電池會燃燒？

孫克寧：鋰離子電池的構成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等，主要靠鋰離子在正負極之間移動來工作。而正負極之間有一層隔膜，既能允許離子透過隔膜進行轉移，又能防止正負極接觸。

發生燃燒的主要原因是發生了熱失控，在數秒內釋放大量熱量，電解液急劇汽化導致電池鼓殼或破裂，內部氣壓超過外殼的承受壓力則會發生爆炸。電解液溶劑多為有機溶劑（如碳酸酯類），十分易燃。

造成電池熱失控的原因很多：

一是異物刺穿。異物可能刺穿隔膜，導致正負極接觸，短路起火。如果異物是金屬材料，正負電極則能直接通過金屬短路。

二是外力衝擊。外力衝擊會損壞鋰電池內部結構或破壞電池外殼，導致內短路、發熱、電解液蒸發鼓張。外殼破裂後暴露到空氣中的負極也易引起自燃。

三是內部原因。鋰離子電池的使用過程中，由於環境溫度、電極特性等因素會產生“鋰枝晶”（dendrites），“鋰枝晶”累積會破壞隔膜導致正負極短路，熱量聚集引起鋰電池自燃。隔膜如果在使用過程中出現瑕疵，也會導致內部短路。

四是過充過放。在過充時使用鈷酸鋰及三元材料之類正極材料會導致正極分解產生氧氣，導致電解液氧化分解，電池內部溫度上升，負極上沉積的鋰與電解液反應導致熱失控，並在密封的電池內部形成壓力，導致電池膨脹。如果隔膜在膨脹過程破裂，正負極接觸後會短路起火。同樣，過度放電（電池放完內部儲存的電量仍繼續放電），也會導致電池內部發熱並膨脹起火。

五是內部進水。一般使用的負極是石墨，而充電後的嵌鋰石墨是一種反應活性十分高的材料遇水會發生劇烈的化學反應，將水分解為氫氣並放出大量熱量，引起劇烈燃燒。

六是環境溫度。外界環境溫度低於-10°C時充電，就很容易引發熱失控，這是由於低溫下離子擴散慢，會帶來較大的極化（極化：偏離平衡電位的現象）電位，會導致充電時負極低於鋰金屬的沉積電位，使鋰金屬沉積在負極表面形成“鋰枝晶”，穿破隔膜導致短路。

北京郊區的電動車。圖片：小毛

《知識分子》：為什麽在低溫條件下也存在危險？

孫克寧：假如電池處於低溫狀態，它將不再以鋰“離子”的方式嵌入，而會以鋰“枝晶”的形式沉積，會導致電池短路。例如，之前北歐有一輛電動汽車在起火，就是因為在零下35°C充電，形成了“鋰枝晶”，車輛迅速著火，大概幾十秒鐘整個車就燒沒了。

鋰離子電池對溫度環境要求很高，低溫、高溫都不行。我們在追求高比能、高電壓的同時，也不能忽略它的使用條件。舉個例子（不是打廣告），有的手機設置了溫度感應開關，低溫時自動關機，對安全性考慮更多一些。

《知識分子》：鋰離子電池燃燒會產生什麽物質？對人體有什麽危害？

孫克寧：鋰離子電池燃燒煙塵很大，一旦熱失控，電池溫度瞬間可達一千度，電解質迅速汽化釋放大量有毒氣體，對人體是致命的，如氟化氫、一氧化碳、丙烯醛等，高溫下混合在濃煙裡的有毒物質非常複雜，數量可達幾十種，進入高濃度著火區域需要佩戴防毒氣裝置。不能用水撲救，應該用黃沙或粉末類滅火劑。

鋰離子電池不是萬能和完美的，目前還有很多安全缺陷需要考慮。我們在追求優良性能的同時，也越來越重視安全性及使用環境。

電池的安全性和比能量可兼顧嗎？

《知識分子》：隨著技術的進步，電池能夠克服危險性嗎？

孫克寧：鋰離子電池中正極材料佔比最大，其性能也直接影響鋰離子電池的性能。正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等，現在還存在一定的技術瓶頸，安全性和比能量難以兼顧。

再者，目前使用的隔膜材料主要是聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）兩類，在150°C左右就分解。高性能安全隔膜現在正在陸續開發，其耐溫度將達到400°C到600°C，可以給內短路建立第一道屏障。

現在還有一種比較安全的理念，把正極三元對應的負極矽碳，換成鈦酸鋰，安全性更高。但是，它的電壓較低，約2.2伏到2.5伏；成本很高，大概是目前鋰電池的3倍；比能量很低，電池太重。目前只有北京一些新能源大巴車使用，雖然安全性很好，但電池重、成本高，不能用在小型車上，只能在特定環境使用。

未來還有一個發展方向，採用半固態的聚合物電解質或者全固態電解質的鋰電池，可能從根本上解決目前我們遇到的鋰電池問題。

使用電動自動車應注意什麽？

《知識分子》：普通消費者在使用電動自行車的過程中，如何減少電池燃燒爆炸的危險？

孫克寧：首先要考慮這些問題的不是公眾，而是商家。現在這些電池都不是完美的，市場上賣的電動車都有熱失控的可能。因此，當推出一種新型電池或電動車的時候，商家銷售時，應該給予消費者充分的解釋，說清楚這是哪種電池，有哪些優點和缺點，應該如何正確使用。百姓們不是這個專業，對注意事項了解很少，讓老百姓自己去考慮這些問題有些強人所難。商家首先需要告知消費者，如何按照條件和環境來合理使用，避免安全問題。

同時，消費者也應該去積極了解自己車子的性能，電動車和電動車電池千差萬別，種類很多，要多看使用說明書，遵循使用規範。任何東西都是有風險的，飛機也有墜機的可能，如果百姓能普及其使用知識，我相信燃燒爆炸情況會有所改善。

《知識分子》：使用電池應具體注意什麽問題？

孫克寧：低溫、高溫環境都要避免。應避免將電池靠近熱源、明火、易燃易爆體，也應避免將電池置於低溫環境。如果冬天放在室外凍了一晚上，第二天不管是充電還是直接開動車輛，都可能造成電池短路。電池廠家應該給使用溫度範圍做出明確界定，一般來說使用溫度範圍在-10°C到三四十度之間。

下雨天要給電動車防水，避免電池進水短路。電動車的品質和設計是不是容易進水，這一點製造廠家需要向用戶交代清楚。

避免大電流充、放電。有的電池在製造過程中可能存在紕漏，本身就有細微的質量問題，正常使用沒事，但如果大電流充、放電，其質量缺陷可能瞬間放大，引發燃燒爆炸。也不能過度充、放電，電池內應保有一定的電量。

一定要使用正規原裝的電池和充電器，買二手電動車尤其需要留意。一些無牌劣質充電器可能限制不住電流、電壓，大電流高電壓衝入電池，可能瞬間引發熱失控起火。

如果車子摔倒了，就要看外力衝擊下電池有沒有受到破壞，建議去廠家指定地點維護。如果發現電池有異味、變形、急劇發熱，一定要盡快停止使用，遠離電池。

國家層面已有規範

《知識分子》：國家層面如何規範？

孫克寧：2018年我國發布了《電動自行車安全技術規範》強製性國家標準，相比於之前有了一些改進，新國標已經在今年4月正式實施。

電動車和電池千差萬別，行業內也有一些規範標準。

質量標準可以在一定程度上掌控車輛質量，但對於中國如此大規模電動車市場存在的安全隱患，我覺得應該從國家宏觀層面制定規劃進行調控，應該有專業人士和行業人士來向公眾倡導如何避免安全事故，這些事我認為目前做的還不夠。

在商業化運作的過程中，商家應該認真考慮鋰離子電池的優點和缺點，電池都不是完美的，需要合理區分合理應用，在合適的環境下合理使用電池。同時，也需要考慮經濟成本問題，從專業理性的角度看待這件事。

現在對於電動車事故統計數據是缺失的，廠家可能有真正詳細的樣本，但廠家基於商業目的不見得會公布，汽車有事故率，電動自行車行業應該也有基本統計數據，這屬於市場規範和管理問題，以及廠家責任心的問題。

附錄：電動自行車起火的事故時有發生

2019年2月22日，廣西欽州靈山縣一6層自建民房起火，導致3人死亡，3人受傷，燃燒物質為電動車及雜物。

2018年8月23日凌晨1時22分，深圳坪山區望牛崗謝博村某住宅樓一樓，因一樓樓遞間的一輛電動車充電過程中線路短路起火，造成2人死亡，2人受傷。

2018年8月2日，上海寶山區通南路310號一門市的電動自行車發生火災，造成5人死亡。

2018年4月1日，北京海澱區中關村北大街水磨西街28號“五星鑽豹”電動車商店起火，事故造成4人死亡。

2017年12月13日，北京朝陽區十八裡店白牆子村一村民自建房私拉電線，通過接線板給電動車充電，電源線短路引發火災，造成5死9傷。

2017年11月20日，浙江省湖州市吳興區大港村一民房著火，導致2人死亡，死亡原因為停放在樓梯間內的電動自行車違規充電引發火災。

2017年9月25日，浙江省台州市玉環市一群租房，因電動車電氣線路短路故障發生火災，造成11人死亡，12人受傷。

2016年1月21日，北京市朝陽區小紅門鄉牌坊村一村民住宅內，電動自行車在充電過程中，充電電源線短路引發火災，造成一家三口身亡。

相關鏈接：

1. https://mp.weixin.qq.com/s/xzix7Dz5NX9u959nz6kA1w

2. http://www.xinhuanet.com/fortune/2019-04/17/c_1210111194.htm

製版編輯 | 皮皮魚