锂电瓶为何突然自燃？

近日，安徽来安县一辆城际公交车，在行驶过程中突然起火，造成乘客伤亡，起火原因是一名乘客携带的锂电瓶自燃所致。

锂电瓶是电瓶车的主要供电设备。人们不禁要问，锂电瓶为何会自燃，影响因素有哪些，又该怎样预防？

锂电瓶的核心装置就是通常所说的锂离子电池。其实，在锂离子电池出厂前，都需要经过国家安全性能检测。电瓶车失火事件，绝大多数都是因为锂离子电池失火所致。一般情况下，电瓶车出厂后，锂离子电池的使用将面临各种环境的考验，其失火原因可以是长时间的逐渐演变，也可以是突发事件导致电池快速热失控。

锂离子电池通过化学反应储存能量，通常由阴极、阳极、隔膜和电解质组成。充电时，锂离子从阴极材料晶格中流出，穿过电解质和隔膜，嵌入阳极材料晶格中。当电池放电时，锂离子从阳极材料中流出并嵌入到阴极材料中，阴极、阳极中锂离子的数量影响着电池的容量。不同化学材料的组合使得电池具有不同的性能。目前，电动车辆的锂离子电池中，应用最为广泛的阴极材料是层状金属氧化物镍钴锰酸锂，阳极材料为石墨碳，两种材料组合具有高能量密度、功率大的特点。

导致锂离子电池热失控发生火灾的因素，主要包括电池老化、电池滥用、热平衡失控、电池模块内部固有缺陷、外界环境等几种情况。

锂离子电池老化有多种原因，其中，快速充电、低温充电是主要原因。这些情况长期发生容易造成电池锂枝晶。锂枝晶是一种锂离子不能插入阳极层状结构而沉积在阳极表面的现象。随着锂枝晶的生长，电池组块间的隔离器可能被击穿，从而导致内部短路，引发火灾。

在充满电后，锂离子电池继续充电会导致阴极流出的锂沉积在阳极表面，与电解质发生反应，释放出大量的热量和气体。同时，持续过度充电会导致阴极氧化，并进一步与电解液发生反应。在这个过程中释放出大量热量，并引发阳极和电解液之间反应，导致热失控。

锂离子电池在充放电过程中会伴随电热以及反应热，这些内部热量在正常情况下会缓慢释放出去，但若遇到外界环境高温充电以及突发剧烈碰撞时，外界热量短时间内大于内部散热量，破坏热平衡，可能引发火灾。

单个电池组件的性能有生产差异，也可能导致热失控，通常体现在组件的电池内阻有区别，从而导致单个组块中的电流量不同，引起不同模块间温度的变化。

此外，在实际使用环境中，锂离子电池还可能面临高低温运行、雨水冲刷等场景，如果电池黏接处发生开裂，极易引发火灾。

综合这几点原因，可以将锂电池失火因素总结为电池内部短路、不好的充电习惯、电池组件不一致，还有长期不合理使用电池，导致性能存在隐患。一旦遇到温度变化、外界挤压等诱因，电池就如同一颗炸弹潜伏在人们身边。

了解了失火原因后，该怎样预防锂电瓶自燃呢？一是电池是有使用寿命的，一旦老化应及时更换。二是锂电池不应该在过高温度或过低温度环境中充电，避免内部短路风险。三是骑行者要购买正规厂家生产的电池，这样就可以保证电池组件一致。

还需要指出的是，电池的使用环境要严格管控，防止骑行者直接携带锂电瓶出入公共场所，这将有助于防止意外事故发生，保障人们的生命安全。

（第一作者系西北师范大学教授、博士生导师，第二作者系西北师范大学硕士研究生）