《城市与减灾》｜ 张光俊：新能源汽车火灾扑救技战术探讨

作者介绍：张光俊，重庆市沙坪坝区消防救援支队高级工程师，中国人民武装警察部队学院作战指挥硕士，主要研究方向为灭火与应急救援技术、消防作战指挥决策等。近年先后主持或参与重庆市市公安局科技攻关专项重点课题“液态气体（液化气体）呼吸器”“烟热训练系统”、沙坪坝区智库调研课题“高层建筑火灾事故应急决策研究”等课题研究。发表论文20 篇，其中4 篇分别被中国消防协会、警察大学评为一等、二等、三等奖。

引言

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其他能源汽车，主要包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。

据统计，2021 年国内新能源汽车销量约为298.9 万辆，新能源汽车保有量持续增长。但新能源汽车自燃、起火等安全事故频发。

据不完全统计，2021 年我国新能源汽车火灾事故约3000 起，新能源汽车热失控事故频发。

因此，针对此类新型火灾事故处置进行深入研究，进一步探索新能源汽车火灾扑救技术方法、战术措施、作战安全防护显得十分必要。

一、新能源汽车主要结构分析

（一）新能源汽车的主要结构

新能源汽车主要由电源系统、电力驱动系统和辅助系统等组成。

电动汽车结构示意图

（1）电源系统包括电源、能量管理系统和充电机，其功能主要是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。蓄电池在车上安装前需要通过串并联的方式组合成 12V 或 24V 的低压电源，而电动机驱动一般要求为高压电源，并且所采用的电动机类型不同，其要求的电压等级也不同。为满足该要求，用多个 12V 或 24V 的蓄电池串联成高压直流电池组，再通过 DC/DC 转换器供给所需的不同电压。

（2）电力驱动系统包括电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮， 其功能是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并在汽车减速制动时将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。

（3）辅助系统包括辅助动力源、动力转向系统、导航系统、空调器、照明及除霜装置、雨刮器和收音机等， 用于提高操控性和舒适性。

（二）锂电池的主要结构

以锂电池为动力源的新能源汽车占据市场的主导地位， 最常见的锂电池为磷酸铁锂电池及三元锂电池两种。磷酸铁锂电池质量能量密度虽不及三元锂电池，但因其具有较好的热稳定性，成为目前新能源汽车的主要动力电池，是当前灭火救援研究的主要方向。

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液组成。正极目前多采用锂化合物：LixCoO2（氧化钴锂）、LixNiO2（镍酸锂）、LixMnO2（锰酸锂）、LixFePO4（磷酸铁锂）；主流电池采用的负极材料是锂- 碳层间化合物LixC6 ；隔膜为PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）；电解液为溶解有锂盐LiPF6（六氟磷酸锂）、LiAsF6（六氟合砷酸锂）等有机溶剂，有机溶液主要由DMC（磷酸二甲酯）、EC（碳酸乙烯酯）、EMC（碳酸甲乙酯）、DEC（硝酸二乙酯）等按照一定比例混合而成。

（三）锂电池火灾特征

锂电池从结构上看，密闭空间存储大量的能量，而“热失控”是导致锂离子电池安全隐患的根本原因，有机小分子引发的副反应的链式反应导致电池热失控的发生。锂离子电池的热失控机理包括三个阶段：

第一阶段为锂电池热失控初期。随着电池内部温度升高到90～100℃，负极发生分解反应并且伴随热量和氧气的散发。

第二阶段为电池鼓包阶段。锂电池在温度约为250～350 ℃ 时锂与电解液中的有机溶剂[ 碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）和碳酸二甲酯（DMC）] 发生反应，挥发出可燃的碳氢化合物气体（甲烷、乙烷）。

第三阶段为电池热失控、爆炸失效阶段。在这个阶段中，充电状态下的正极材料与电解液继续发生剧烈的氧化分解反应，产生高温和大量有毒气体，导致电池剧烈燃烧甚至爆炸。

二、新能源汽车火灾特点

电池作为一种储能装置，易受外界环境和自身制造缺陷影响而引发热失控，造成爆炸或火灾等灾害事故。电池的火灾安全性是新能源汽车火灾安全性的重点，电池组的火灾特点构成了新能源汽车与传统燃油汽车不同的火灾特点。

深圳一辆电动大巴在充电时着火燃烧

01事故突发性强，火势蔓延迅速

新能源汽车在正常的行驶、过充电、涉水、机械滥用、高温热冲击等各种情况下都会对电池造成不同程度的损伤， 都有发生火灾的可能性。

上海消防研究所选用某一类动力电池，将3 片电池芯进行并联，采用穿刺使其内部短路发生热失效而燃烧。通过实验发现车用锂电池一旦发生热失效，便立即开始剧烈燃烧。

电池从开始燃烧到火焰减弱仅需要6s 的时间，而火灾全部熄灭则需要3min 时间，火焰的最高温度达到916℃，车用动力电池一旦燃烧，火焰温度足以引燃周边任何可燃物，火势会迅速蔓延。

02易复燃爆炸并有触电风险、处置危险高

由于锂离子电池热失控后，持续放热及放出可燃气体， 难以实现完全灭火，即使明火被扑灭后，其内部的放热反应仍在继续，所以锂离子电池火灾反复复燃的现象很容易发生；

锂离子电池燃烧伴有大量的热量和气体产生，再加上锂离子电池狭小密闭空间的结构特点，在安全阀失效的情况下，能量的积压足以引发爆炸；

此外，新能源汽车带有高压的大容量电池，基本电压通常远超人体安全电压，高压电压380V 以上，火灾时容易发生漏电产生电击危险。

03有毒气体、液体泄漏造成次生伤害

新能源汽车和内燃机汽车相同，内部装修装饰材料众多， 且电子设备安装较多，燃烧伴有大量有毒烟气。而锂离子电池本身在燃烧过程中也会产生大量氟化物、烯烃、烷烃、醚等化合物，燃烧前和熄灭后尤为明显，这些物质均具有不同程度的毒性。

锂离子电池的电解液为有机易挥发性液体，而且有明显的腐蚀性。对人体的危害极大，可以通过吸入、食入、经皮吸收等途径侵入人体，表现为中等毒性，还具有易燃， 遇明火、高热有引起燃烧的危险，其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引起回燃。

三、新能源汽车火灾扑救技战术

（一）新能源汽车火灾扑救技术分析

1. 准确选择适用的灭火剂

锂电池的燃烧特性是导致新能源汽车火灾难以扑救的主要原因，需要大量的水进行扑救， 在救援时应确保水量的充足。

实验表明，在水中加入F-500 泡沫灭火剂（一种多功能新型环保灭火剂）和针对A 类火灾的一种新型灭火助剂Firesorb，可以大大缩短锂电池灭火时间、减少用水量，对灭火效率是质的提高。

应尽量减少使用泡沫灭火剂扑救，由于泡沫会影响锂电池内部热量的散发， 而且锂电池在热失控发生后会释放出可燃气体和氧气，因而用窒息、抑制或隔离原理灭火的二氧化碳或者泡沫灭火剂的灭火效果就会受到影响。

2. 科学实施固定作业

根据现场环境、火势发展情况和车体变形程度，判断是否对事故车辆实施稳固操作。

由于电池处于热失控的情况下，侧翻车辆有可能造成电池热失控的加剧，因而严禁盲目对车辆进行侧翻等操作。

对于车体未变形的车辆，原则上不需要对车体进行固定；但对于车体变形的车辆，应当在到场后的第一时间对车体进行固定，防止射水造成车体晃动，加剧电池反应。

3. 第一时间切断电源

将钥匙拧至车辆关闭（OFF） 状态，利用电池组分离阀门切断电源控制线（电源控制线一般位于车辆后备箱中的驾驶室同侧位置，分离阀门一般设置在后备箱内，如无分离阀门，手动断电时必须佩带绝缘手套）， 拔掉动力控制器的保险丝（30A） 。

根据电池起火、泄漏等情况，采取相应的处置措施。如电池未泄漏、未起火，在做好绝缘保护的前提下，积极救助被困人员和扑灭火势; 如电池泄漏、未起火或车辆其他部位起火，在做好车辆固定、断电和人员安全防护措施的基础上，车辆熄火5min 后再行处置。

（二）新能源汽车火灾扑救战术措施

1. 接警环节提前介入，进行了解、询问、指导。指挥中心在接到新能源汽车着火报警时便询问起火车辆的品牌和型号，同时调阅新能源汽车资料库，搜索汽车服务手册及随车《救援指南》等材料。

迅速了解该车的动力电池种类和容量， 以及车辆最高电压、高压线路走向等，同当地经销商了解相关信息并做好相关准备。接警人员到场前应与报警人取得联系进行指导，明确告知如果电池组已经着火，使用灭火器是无法扑灭火灾的，应立即放弃并疏散下风向人员，以保证人员安全。

2. 现场询情和火情侦察要细致。指挥员到达火灾现场后， 要查清灾害规模，被困人员数量、位置和伤亡情况，特别是储电单元受损、起火、泄漏部位等情况，要重点查看发动机室、车门、前翼子板、行李箱等位置的特殊标识，明确车辆种类，根据现场情况，科学合理进行战斗部署。

3. 科学实施救人行动。在有人员被困时，应首先把灭火救援力量放在救人方面，积极营救车厢内的被困人员。当车门打不开时，应运用多点进攻战术，首先砸破车门窗玻璃，用开花水枪冲击火焰，阻截火势蔓延，为营救人员创造条件， 同时可利用扩张器、切割器、千斤顶、消防斧等工具设法救人。

破拆车体时应采用雾状水实施保护，防止金属碰撞、摩擦产生火花，发生二次火灾或爆炸燃烧。如果车辆在相撞、倾覆情况下引起火灾，消防人员必须在灭火的同时同步展开救人行动。

4. 科学选择灭火方式。新能源车辆火灾的特殊危险性决定了当前灭火技术条件下应以救人第一、确保人员安全、防止火势蔓延扩大和最大限度减少损失为目的，应区分着火部位情况和现场主要任务，合理选择灭火方式。

（1）水冷灭火。高压电池未着火时，可按照传统车辆火灾处置方法进行灭火。当高压电池着火时，可采取水冷灭火， 应使用大量的、持续的水进行扑救，扑救人员注意保持安全距离。当电池发生事故未见明火，有大量烟雾冒出时，在确保其他完好电池从车上卸载之后，再采用大量、持续的水对冒烟部位进行连续喷射，以降低温度和减少有毒有害气体对周围环境造成影响。

（2）稀释送风。当有人员被困或高压电池未起火时，应选择主动灭火。在持续用水冷却灭火的同时，设置水幕稀释保护；可利用水驱动排烟机、移动送风机等装备驱散救援区域烟气浓度；如果高压电池着火，应实时监控动力电池温度， 防止热扩散或复燃。

（3）灌注灭火。车辆电池燃烧持续时间长，水冷却效果不佳，当无人员被困时，也可利用现场材料（如挡板、沙土等） 围栏筑坝，灌注泡沫覆盖灭火。

（4）转移灭火。当燃烧车辆对周围有较大影响（如停车场、地下车库等）且现场不可控时，可尝试将车辆转移至空旷安全地带。

（5）控制监测。当高压电池发生燃烧，没有人员被困以及没有足够水源的情况下，可采用控制式灭火。当灭火剂很难到达电池的燃烧单元时，可控制现场，监测其稳定燃烧。任何未佩戴呼吸防护装备的人员应处于火灾上风向，避免吸入烟气中的有毒物质。

（三）新能源汽车火灾扑救安全防护

1. 电动汽车火灾扑救中，消防指战员必须做好个人安全防护。穿着全棉防静电内衣、灭火防护服，佩戴消防头盔、手套、靴子、头套、空气呼吸器等基本防护装备。

消防救援人员扑救新能源汽车

2. 进入高温、热辐射强或有爆炸危险区域时，应根据事故现场情况穿着消防隔热服、避火服或者防爆服。

3. 靠近起火车辆作战时，应根据现场情况穿戴绝缘靴、绝缘手套等防护装备，携带漏电探测仪、接地线（棒）等器材。

结语

新能源汽车火灾事故是当前消防救援队伍面临“全灾种、大应急”又一新的灭火救援课题。

本文介绍了新能源汽车的主要结构和锂电池结构，并对锂电池火灾特征展开了详细阐述；在系统归纳新能源汽车的火灾特点的基础上，深入分析了新能源汽车火灾扑救技战术措施，对所涉及的灭火技术、战术、注意事项进行了详细说明，对于消防救援队伍扑救此类火灾具有一定的参考意义。