浅析锂离子电池火灾特点及处置对策

余传雄

摘 要：本文分析了生产和储存锂离子电池存在的火灾危险，总结了锂离子电池火灾事故的特点以及处置难点，结合国内外的一些研究成果，并从实战救援的角度提出了锂离子电池火灾扑救的相关建议，并且为锂离子电池火灾事故的处置方法提供相关参考。

关键词：锂离子电池;火灾风险;处置对策

分类号：D631.6

随着绿色可持续发展的理念深植人心，锂离子电池作为新能源已经扩展到更多的应用领域中，全球对锂离子电池的需求也逐年增加。近年来，人们经常听到关于锂离子电池引发的火灾和爆炸事故报道，2016年5月31日，江苏海斯达电力有限公司发生了爆炸事故，2016年7月10日深圳美柏电子有限公司爆炸事故，两起事故均造成了消防员的重大伤亡。因此，迫切需要对锂离子电池的火灾风险进行基础研究，建立和完善锂离子电池的消防救援处置程序。

一、锂离子电池的性质

锂离子电池的充电和放电是通过锂离子在正极和负极之间移动来完成的。当电池进行充电时，Li +从正极脱离，负极通过电解质插入负极后，就会处于一个富锂的状态; 只要使用含锂材料作为电极的电池目前通常被代表为现代高性能电池。

除了充电和放电的正常电化学反应之外，锂离子电池还具有许多副作用，其中大部分会产生热量。当电池的发热量比散热率高时，电池的温度就会升高，会产生大量的热量、浓烟、可燃气体以及有毒气体，严重的话，电池不仅会发生燃烧，甚至可能发生爆炸。

锂离子电池火灾属于C、E、B类的复合型火灾，锂离子电池火灾反应速度会比较慢，但发烟量巨大，具备持续放电特性，扑灭明火容易，但不能终止电化学反应。

二、锂离子电池生产、储存环节的危险性

1.制浆工序

制浆是将特殊溶剂和粘合剂分别与正极活性物质和负极活性物质混合并高速搅拌以形成正负极浆料的一种方法。在正常情况下，电极由活性材料，导电剂，粘合剂和引线这几个部分组成的。制浆过程中的风险因素主要是因为加工粘合剂等原料时产生的烘烤温度，湿度和时间控制不当，这不仅会影响产品质量，还会影响后续成型锂离子电池的安全性能，是后续充电后电池爆炸的潜在因素。

2.装配工序

装配是按正极板，隔膜，负极板和隔膜的顺序从上到下进行放置，经过卷绕制作成电池芯，然后注入电解液以及对电池封口的组装过程。电解液注入过程的外部条件要求非常苛刻。注入液体后，电池应保持至少6小时的常温放置，在进行化成之前电极和隔膜必须充分润湿。注液过程对电池的质量和安全性有着至关重要的作用。如果极片不干导致极片吸水，就会出现所吸水分与电解质反应形成气鼓;如果电解液本身的质量存在缺陷或是电解液注入量不符合工艺要求，都会引起后续的电池质量问题。

3.化成工序

化成就是用特定的电池充放电装置对成品电池进行充电和放电。化成工序对电池的质量和安全性中起着非常重要作用。首先，通过第一次充电可以将电池中的活性物质转化为带正电荷的化学物质;其次是可以使负极形成有效钝化膜。在化成完成之后，应对每个电池进行测试，并且应筛选合格的成品电池以进行出厂包装。

4.仓库储存

锂离子电池产品的合格率一般都达不到100%。不合格的锂电池，在存放过程中自身就会发生化学反应，并且有可能会发生火灾爆炸引发周边的电池受热辐射影响发生连锁反应。因此，锂离子电池仓库是一个容易发生火灾和爆炸事故的危险场所。电池仓库的主要风险因素如下：1、仓库的建筑结构和安全设施不符合安全要求，如不用实体墙对仓库进行分隔、防火门的耐火等级不能达到国家的标准要求;2、仓库面积过大，且电池存储量过大;3、仓库工艺条件达不到电池存储的要求;4、倉库管理人员电池存放操作上不规范，未将电池的正（负）极位置进行绝缘保护，将导致正负极出现短路引发火灾。

三、处置难点

锂离子电池火灾通常会有以下几个特点：起火突然、蔓延迅速、伴有爆炸等。同时锂离子电池火灾扑救过程中也存在几个比较大的困难：一是因为火场的温度高、烟气浓度大，火灾现场能见度很低不容易查找明火源;二是部分电池发生燃烧爆炸后会产生大量的热量，并且很快会波及相邻位置的电池，从而会产生连锁反应，这就会相继发生燃烧爆炸;三是锂离子电池燃烧会产生大量高温且有毒有害的浓烟，并存在爆炸、中毒的危险;四是锂离子电池燃烧产生的热值大，明火扑灭后还必须使用大量的水进行冷却处理。

四、处置措施

1.在个人防护方面

锂离子电池火灾会产生大量有毒有害气体。消防员从内攻灭火到现场清理的整个过程中必须穿戴呼吸防护设备。在内攻时消防人员应留出一定的安全距离，以防止爆燃或爆炸冲击，高温伤害;消防员在处置过程中必须戴头盔，头盔和灭火防护服，以免受到爆炸物碎屑和电池内容物飞溅带来的伤害。

2.在灭火技术方面

对于由热辐射引发的锂离子电池火灾，可采用常规的灭火剂进行灭火。内部热失控引起的锂离子电池火灾，电池内部的电化学反应一旦发生就不会终止，因此此类火灾做不到直接熄灭，可以采用控制燃烧的方法进行处理和隔离。锂离子电池火灾现场通常烟气大、低能见度，因此很难找到点火点，内攻时必须携带红外热成像仪;现场烟气毒性较大，在做好个人防护装备的前提下，同时还要采取多种途径进行有效排烟;在灭火救援过程中，应不断检测事故区域内可燃气体的温度和浓度，当出现以下一些爆炸征兆时，就必须立即疏散人员并组织撤退：1、事故楼内无明火，烟雾从门和窗排出。2、事故区域锂电池温度会急剧地升高，并且会有大量烟雾冒出。3、可燃气体探测仪报警。

五、加强锂离子电池火灾现场指挥的几点建议

介于锂离子电池火灾的危险性以及特殊性，消防员在处理过程中必须做好个人安全防护和控制好进攻的安全距离。在处理的过程中，需要时刻与工厂的专业技术人员密切配合，并开展科学的消防救援行动。重点要注意以下几点。

1.详细了解灾情，注意规避风险

现场指挥员需要在第一时间联系报警人以及工厂的技术人员，以便更加全面的了解有关锂离子电池的类型和数量，火灾时间，火灾位置，建筑结构，被困人员等情况。同时现场所有指战员必须要做好个人的防护措施，科学地使用灭火剂以及水枪的射流形式。除此之外，还需要合理规划行车路线，并停靠在安全位置待命，不要急于去靠近火灾现场。

2.迅速疏散群众，防止爆炸毒害

当发现火灾现场有人员被困时，疏散搜救被困人员是战斗行动的一个重要方面。应立即组织搜救队进行搜救行动。对于失去行动能力的人员，应该迅速将其移动到安全区域并转接到医疗部门进行紧急治疗。同时火灾现场要划定合理的警告区域，并及时疏散可能因燃烧爆炸而受伤的人员到安全区域。要充分发挥单位内部固定消防设施的效能，在技术人员的配合下，根据锂离子电池类别，优先选择开启喷淋、排烟机、防火卷帘门等固定消防设施。

3.科学选择药剂，适时组织灭火

锂离子电池是用金属锂的金属氧化物为原料制成的电池，其中没有金属锂，所以由它引起的火灾，可以用水，干粉等灭火剂扑救。在最初的火灾中，水枪射流需要选择开花扑来进行降温控制火势。当火灾处于猛烈燃烧阶段，应该在建筑物的门，窗等处多架设移动泡，进行远距离的灭火操作。

4.全面排查隐患，防止复燃复爆

当锂离子电池火灾扑灭后，现场还需要技术人员留守监测，并不断的供水冷却，防止因为内部反应释放大量的热量，从而导致复燃甚至复爆。指挥员应该安排专人负责现场监测和后方供水，确保在冷却处置的过程中供水不间断。

上海消防总队松江支队九亭消防救援站 上海 201600