电动自行车安全底线在哪里?

 

       2024年2月23日,南京雨花台区明尚西苑6栋发生火灾,致15人遇难,初步分析,火灾为6栋建筑地面架空层电动自行车停放处起火引发。2月25日,北京丰台区和上海松江区分别发生一起电动车起火事故……

 

       近期,起火事件频发,引发公众对电动自行车车用锂离子蓄电池安全问题的关注。

一、电动自行车电池引起的火灾、爆炸事故案例

 

       事故一:

 

       2024年2月22日,家住通州区玉桥街道新通国际花园北区的刘先生在楼下充电桩对其电动车电池进行充电时,发现充电桩持续出现自动断电断充的情况,便将电池拿入家中置于客厅进行充电。不久后,孩子发现充电中的电池冒出了白烟, 立刻提醒家人。随后,刘先生将电池拿到走廊,仅几秒后,电池发生多次爆炸。所幸发现、处置及时,没有造成人员伤亡。

 

 

       事故二:

 

       2024年2月23日4时39分,江苏南京雨花台区明尚西苑6栋发生火灾。截至23日24时,火灾已造成15人死亡,44人在院治疗。经初步分析,火灾为6栋建筑地面架空层停放电动自行车处起火引发,具体原因正在进一步调查。

 

 

       事故三:

 

       北京丰台消防通报:2024年2月25日10时13分,119指挥中心接到丰台区马家堡街道旭日嘉园小区乙10号楼北侧电动车棚起火的报警,迅速调派附近消防救援力量到场处置。

 

       经核实,现场为户外独立电动车棚内电动自行车起火,过火面积10平方米,未造成人员伤亡。火灾原因初步认定为因电池故障引发火灾。

 

       EHS.CN小编:

 

       有观点认为架空层充电桩是引发事故的主因,也有观点指出根据应急管理部相关消防规定,未进行防禁火隔离的架空层本来就禁止停放电动自行车。然而更现实的问题是,根据中国绝大多数的小区现状,如果把电动两轮车赶出架空层,也没有其他地方能够满足停放需求,而配套充电桩、消防设备等基础设施,又会成为业主、物业与相关部门的艰难博弈。驱赶只是将危险转移,引发起火的关键问题在于电池。

 

二、认识一下锂电池

 

       据中国电子工业标准化技术协会(CESA)统计的数据显示,2020年中国新增电化学储能装机容量中,锂电池占据了97.1%。

 

       电动自行车现在使用的蓄电池主要为铅酸蓄电池和锂离子蓄电池两种。电动车自行车用的铅酸蓄电池应满足标准GB/T 22199-2008的要求,锂离子蓄电池满足标准QB/T 2947.3的要求。

 

       企业中常见的叉车充电电池多为铅酸蓄电池,安全性高;而手机电池是锂离子蓄电池,使用环境比较好,出现起火现象比较少。

 

       目前手机、电动自行车和汽车,主要使用是锂离子蓄电池(以下简称锂离子电池)。锂离子电池是锂电池吗?这里,小编整理一下,二者不同之处和优缺点:

 

 

       锂电池的特点:

 

       1、具有更高的能量重量比、能量体积比;

 

       2、电压高,单节锂电池电压为3.6V,等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压;

 

       3、自放电小可长时间存放,这是该电池最突出的优越性;

 

       4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电;

 

       5、寿命长。正常工作条件下,锂电池充/放电循环次数远大于500次;

 

       6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5~1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1~2小时;

 

       7、可以随意并联使用;

 

       8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池。

 

       锂离子电池具有以下优点:

 

       1)电压高,单体电池的工作电压高达3.6—3.9V,是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍;

 

       2)比能量大,目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L(2倍于Ni-Cd,1.5倍于Ni-MH),未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400Wh/L;

 

       3)循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力;

 

       4)安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素:部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题;

 

       5)自放电小,室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25%-30%,Ni、MH的30%-35%;

 

       6)可快速充放电,1C充电池容量可以达到标称容量的80%以上;

 

       7)工作温度范围高,工作温度为-25~45°C,随着电解质和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C。

 

       锂离子电池也存在着一定的缺点,如:

 

       1)电池成本较高。主要表现在正极材料LiCoO2的价格高,电解质体系提纯困难;

 

       2)不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在0.5C以下,只适合于中小电流的电器使用;

 

       3)需要保护线路控制;

 

       A、过充保护:电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题;故必须在4.1V—4.2V的恒压下充电;

 

       B、过放保护:过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制。

 

三、电动自行车电池为什么会爆炸起火?

       电池安全最大隐患起火现象一般分为充电自燃、碰撞冲击燃烧、行驶自燃、涉水自燃:

 

 

       电池引起火灾的因素

 

       其中,充电自燃和行驶自燃危害性最大,充电自燃发生时一般没有监管且没有征兆。

 

       过充,主要发生在锂电池的充电过程,由于电池存在电阻,充电过程中电池会蓄积大量的热量。锂电池中的保护装置可以通过检测电压的方式,对过充进行一定程度的保护。但是,当过充时间过长,电压持续过高时,锂离子电池内部容易出现枝晶短路,导致锂电池温度和压力不断上升,从而产生爆炸、起火的风险。

 

       短路,则主要发生在锂电池的使用过程中,锂电池在使用时,自身温度会持续上升,同时电池也维持正常的散热。如果因为外界因素导致电池温度过高,则容易导致电池隔膜损坏,引起短路,从而造成内部热量积累过多,引发链式化学反应,造成电池爆炸燃烧。

 

       违规改装,改装、(违规)更换电池,可能会导致充电器不匹配从而引发过充电。电动自行车电池一般有铅酸电池、锰酸锂电池、三元电池、磷酸亚铁锂电池多种类型,每种电池的充电电压并不完全相同,在改装的过程中容易发生混用,比如说,使用铅酸电池的充电器对锂电池进行充电,铅酸电池充电器的电压是59V,锂电池的充电电压是54.6V,就会导致过充电,进而引发起火爆炸。

 

       再有就是因为锂电池的热失控问题,比如说高温暴晒,或者电池热管理系统出现问题等等原因,导致锂电池的温度管理失控,也会引发电池自燃爆炸。

 

       除以上原因外,不排除下列这些原因,如:

 

       ● 电动车电池的使用环境恶劣,在室外高温或低温使用;

 

       ● 使用电动自行车的人员,使用时一般不会做事先预防检查和保养,直至有故障不能骑方维修,且维修多见自行或由不专业人员进行;

 

       ● 锂离子电池的成本比较高,是否有电池商家以次充好,很难监控;

 

       ● 锂离子电池自身内部起火的机理,还有待更深入分析,明确原因和火灾的种类。

 

       一组实验带你直观了解电动车火灾

 

       ● 5秒内火苗就从电池表面蹿出;

 

       ● 30秒燃烧产生的有毒浓烟即可覆盖整个房间和楼道;

 

       ● 90秒内温度就会达到200℃;

 

       ● 3分钟后,火势进入猛烈燃烧阶段,温度高达1000℃,有毒的热烟气顺着楼梯以3至5秒每米的速度向上蔓延,产生烟囱效应。

 

四、急需提升电池本身安全性,加快电动自行车/电池相关法规和标准出台

       电动自行车安全法规标准清单:

 

       ● 电动自行车安全技术规范(GB 17761-2018)

 

       ● 消防安全规范第2部分 电动自行车停放充电场所(DB62/T 4278.2-2020)

 

       ● 电动自行车消防安全管理规范(DB12/T 1000-2020)

 

       ● 电动自行车停放充电场所消防安全管理规范(DB41/T 2362-2022)

 

       ● 电动自行车停放充(换)电场所消防安全管理规范(DB42/T 1955-2023)

 

       电池安全法规标准清单:

 

       国家级:

 

       ● 原电池 第4部分:锂电池的安全要求(GB 8897.4-2008)

 

       ● 锂离子电池企业安全生产规范(T/CIAPS 0002-2017)

 

       ● 电动工具用可充电电池包和充电器的安全 第1部分:电池包的安全(GB/T 34570.1-2017)

 

       ● 电动工具用可充电电池包和充电器的安全 第2部分:充电器的安全(GB/T 34570.2-2017)

 

       ● 锂离子电池工厂设计标准(GB 51377-2019)

 

       ● 固定式电子设备用锂离子电池和电池组 安全技术规范(GB 40165-2021)

 

       ● 平衡车用锂离子电池和电池组 安全要求(GB/T 40559-2021)

 

       ● 便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全技术规范(GB 31241-2022)

 

       ● 锂离子电池和电池组安全使用指南(GB/T 42729-2023)

 

       地方级:

 

       ● 集装箱式锂离子电池储能电站防火规范(DB14/T 2490-2022)

 

       ● 电动汽车电池更换设施防火指南(DB50/T 1360-2023)

 

       2023年全国消防救援局共接报电动自行车火灾2.1万起,相比2022年上升17.4%。

 

       自GB17761-2018《电动自行车安全技术规范》执行以来的五年时间里,电池铅、锂的争议依然不绝。由于新国标明确对整车重量不得超过55kg、蓄电池电压不得超过48V、电机功率不得超过400W和行驶时速不得超过25Km等做了强制性的规定,而对最核心部件的蓄电池如何确保安全却存在着空白,是导致电动自行车火灾事故的主要原因。

 

       调查数据显示:在全国保有量超过3亿辆的电动自行车中,占比约20%的工具车,主要用于城市中的外卖、快递(包括闪送)、小型货物驳运、家装、上门维修等;其余80%为代步车,主要为上下班代步、接送小孩上学回家、家庭购物等。为了满足工具车续行里程长、载重量大、待机时间长的特殊需求,电动自行车蓄电池由笨重且安全和容量低的铅酸电池(40-50Wh/kg)向重量轻、能量密度大的且安全风险高的锂电池(160-200Wh/kg)转变。进入到生命周期尽头的理应被回收报废处理的退役或废旧电芯拼装的劣质锂电池,因制度缺失和巨大的利益驱动而被厂家与商家利用,搭载到电动自行车上提供了条件。

 

       电动自行车电池强制性国家标准即将出台

 

       目前,包括北京在内的多地都制定了针对电动自行车用锂离子电池安全性的地方性技术标准。另外,我国的强制性国家标准即将出台。

 

       据在国家标准化管理委员会官方网站查询到的消息,2022年由工业和信息化部组织起草的强制性国家标准《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》已完成起草和征求意见阶段,目前正处于审查阶段。

 

       电动自行车保有量第一的广州出台团体标准:热失控报警后5分钟内不起火不爆炸

 

       作为全国锂电池电动自行车保有量第一名的城市,2023年11月20日,广州市发布《电动自行车用锂离子电池和电池组技术规范》团体标准。新标准中,要求锂电池电动自行车触发热失控报警后,“5分钟内不起火、不爆炸”,将为广州“电鸡”安全再加码。

 

 

四、如何防范电动自行车安全事故

       首先,购买正规厂家的电动车及3C认证。

 

       其次,使用电动车,应该做到:

 

       1、尽量选择统一配置的充电、停放地点

 

       自觉把电动车停在建有电动车集中停放充电库的地方充电。尽管这样做会多走些路,不如把它停在门厅、楼道里方便,但与全家、全楼居民的生命安全相比,这些麻烦微不足道。

 

       2、电动车不要放在住宅内、楼道内充电

 

       在没有集中停放充电库的小区里,只能在家里给电动车电池充电的居民,不能把电动车停放在住宅楼门厅、楼道里通宵充电,更不能户外飞线充电。

 

 

       3、合理充电,避免过充

 

       充电时先插电池插头再插电源插头;拔电时先拔电源插头,再拔电池插头,注意时间不宜过长。

 

       4、让充电的电池远离可燃物

 

       电动车充电时,要远离易燃易爆物品,以防电动车起火后火烧连营,造成更大的事故。

 

       5、家里配备灭火器

 

       在家里配备适用的灭火器,至少楼道里要有灭火器,并掌握灭火器的使用方法,以便万一发生火灾时及时正确地扑救。

 

       6、避免在阳光下直接暴晒电池

 

       外界温度过高容易影响锂电池本身的散热,从而导致电池内部温度过高,引发隔膜熔穿和短路现象。因此,应该避免电池直接暴晒,同时也不要靠近温度过高的热源。

 

       不幸发生火灾了怎么办?

 

       万一家里不小心发生了电动车火灾,可以安排一名成年人负责灭火,同时家里其他成员全部撤离。此外,灭火者如果灭火失败,也要迅速逃生。出户门时顺便关上户门,逃生途中顺便通知邻居,到了户外再打电话向119报火警。

 

       住宅楼的门厅、楼道或楼下邻居家发生电动车火灾,则一定要关上户门留在家里待援,千万不能下楼企图冲出大门逃生。绝大多数电动车火灾死亡是由此造成的。

 

       日常生活中,一定要注意正确使用电池,电动车不要私自更换电池,尽量安放在统一配置的停放地点,切记不要放在楼道和公共门厅。

 

       结语:

 

       安全既是门槛,也是底线。电池产业界一定要把好产品安全关,把安全放在第一位。不重视产品安全,不尊重消费者生命财产安全,迟早会被市场抛弃。守住安全底线,才能谋求发展。

 

       对于每个人,因电动车关乎个人及家人的安全,一旦着火危害严重,应尽可能购买合格产品、正确使用和维护,共建平安中国、幸福中国。