通過對三元鋰電池電動自行車開展實(shí)體燃燒試驗(yàn)，研究了電動自行車火災(zāi)的發(fā)展和蔓延過程,分析了燃燒現(xiàn)象、溫度及煙氣變化等典型特征。試驗(yàn)結(jié)果表明,電動自行車火災(zāi)發(fā)展迅速,燃燒過程中伴隨射流火和爆炸現(xiàn)象。在距地面1m處,測得的火羽流溫度最高可達(dá)730℃，此時(shí)對應(yīng)的最大熱釋放速率為1290 kW。通過對煙氣毒性進(jìn)行評估，計(jì)算得到有效劑量百分?jǐn)?shù)FED值為1.8,表明在此火災(zāi)環(huán)境中大約一半人員會因煙氣毒氣危害而喪生。此外,產(chǎn)生的煙氣中還包含大量易燃易爆氣體,其中H2含量最高為2300 μL/L。

目前，我國電動自行車保有量超過3.5億輛，是世界上電動自行車保有量最大的國家。隨著電動自行車的快速發(fā)展，電動自行車火災(zāi)事故頻繁發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全國消防救援隊(duì)伍共接報(bào)電動自行車火災(zāi)超過1.8萬起，比2021年上升23.4%。電動自行車火災(zāi)不僅導(dǎo)致了重大財(cái)產(chǎn)損失，還造成多起人員傷亡事件，因此引起了社會的廣泛關(guān)注。早期電動自行車電池主要以鉛酸電池為主。近年來，隨著鋰離子電池技術(shù)的進(jìn)步，以鋰離子電池為動力的電動自行車占比逐年提高。根據(jù)EV Tank 的預(yù)測，到2025年鋰離子電池電動自行車的滲透率將達(dá)56.40%。相較于鉛酸電池，鋰離子電池的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)更高。這主要因?yàn)殇噷儆诨顫娊饘伲囯x子的活性比鉛酸要高；鋰離子電池的能量密度是鉛酸電池的5倍左右，當(dāng)相同體積的電池組發(fā)生熱失控時(shí)，鋰離子電池釋放的能量更高，造成的火災(zāi)事故風(fēng)險(xiǎn)也就更高。鋰離子電池的電解液通常為鋰鹽和有機(jī)溶劑，火災(zāi)時(shí)電解液從泄壓閥噴出并燃燒，從而形成射流火現(xiàn)象，并伴隨有HF、SO2、NO、HCN等大量有毒煙氣產(chǎn)生。鋰離子電池?zé)崾Э剡^程會產(chǎn)生CO、H2、CH4、C2H4、C2H6等易燃易爆氣體，進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)的危險(xiǎn)性增加。

電動自行車燃燒過程圖

【結(jié)論】

本研究通過對三元鋰電池電動自行車開展實(shí)體燃燒試驗(yàn),研究了電動自行車火災(zāi)發(fā)展和蔓延過程，分析了燃燒現(xiàn)象、溫度及煙氣變化等典型特征。主要結(jié)論如下:

（1）電動自行車火災(zāi)蔓延速度快,短時(shí)間內(nèi)迅速升溫，燃燒過程中伴隨有多次射流火和爆炸現(xiàn)象。

（2）在140s時(shí)電池表面溫度達(dá)到585℃,310s時(shí)電池泄壓閥開啟導(dǎo)致產(chǎn)生射流火，電池表面溫度達(dá)到峰值700℃；在480s時(shí)車體上方距離地面1m處的火羽流溫度達(dá)到峰值730℃，此時(shí)對應(yīng)的熱釋放速率最大可達(dá)1290kw。

（3）電動自行車火災(zāi)釋放的毒性氣體主要包括VOC、CO、HCN、SO、HS,其中VOC、CO和HCN的體積分?jǐn)?shù)較高，分別為550、480和280μL/L；經(jīng)計(jì)算,有效劑量百分?jǐn)?shù)FED值為1.8，表明在此火災(zāi)環(huán)境中大約一半人員會因煙氣毒性危害而喪生；釋放的易燃易爆氣體中H，含量最高，最高體積分?jǐn)?shù)可達(dá)2300μL/L。

（4）考慮到電動自行車的火災(zāi)危險(xiǎn)性,建議相關(guān)部門加大安全監(jiān)管和消防宣傳，杜絕“人車同屋”現(xiàn)象；電動自行車停放場所應(yīng)安裝火災(zāi)報(bào)警和滅火系統(tǒng)，并且確保場所內(nèi)通風(fēng)順暢，降低火災(zāi)煙氣毒性導(dǎo)致的人員傷亡。

【點(diǎn)石儀器電池綜合性能實(shí)驗(yàn)艙：聚焦電池安全性能測試】

點(diǎn)石儀器自主研制的電池綜合性能實(shí)驗(yàn)艙可實(shí)現(xiàn)多種環(huán)境要素（溫度、壓力、氣氛）耦合，對電池進(jìn)行多類測試（針刺、擠壓、過充、過放、短路、溫度循環(huán)、點(diǎn)火、滅火）用于單體電池及小型電池模組的綜合性能測試（熱性能、電性能、安全性、可靠性）。

電池綜合性能實(shí)驗(yàn)艙可提供滿足以下測試的實(shí)驗(yàn)條件：

（1）高溫/低溫、高壓/低壓環(huán)境下電池的充放電及安全性能測試；

（2）不同環(huán)境條件下電池性能衰退過程測試；

（3）電池單元不同失效模式下的熱安全性能測試；

（4）保護(hù)性氣體環(huán)境下電池起火性能測試；

（5）密閉環(huán)境中電池火災(zāi)發(fā)展過程、特征參數(shù)等測試；

（6）鋰電池火災(zāi)滅火材料的滅火性能測試；

（7）鋰電池?zé)崾Э剡^程中多種氣體產(chǎn)物成分、濃度測試。

復(fù)合性強(qiáng)

支持單一環(huán)境要素與測試項(xiàng)目疊加（如：環(huán)境低溫＋短路）；

支持多種環(huán)境要素耦合與測試項(xiàng)目疊加（如：高氣壓＋環(huán)境高溫＋富氧+針刺）。

安全性好

設(shè)有安全保護(hù)系統(tǒng)，保障設(shè)備與人員安全。

報(bào)警溫度：150℃

泄壓壓力：10bar

爆破壓力：12bar

腔體表面溫度：≤100℃

漏電保護(hù)：IΔn(A)≤0.03A

動作時(shí)間：t≤0.1s

帶過載、過電流保護(hù)