鋰電企業生產環節中火災危險防控探究 陳堅

程紹濤

摘要：在日常生活中，鋰電池的發熱、自燃、自爆事件時有發生，并造成一定的人身傷害和財產損失，這給很多人帶來了困惑及恐懼。更嚴重的是鋰電池在生產環節中由于操作不當、管理不善等原因發生火災甚至爆炸，這類特殊火災無法用常規的滅火救援技戰術撲滅，導致巨大社會經濟損失和人民群體恐懼心理。文章通過對鋰電生產企業的大量調研以及目前所發生的安全事故案例的分析，采用因果分析法探究鋰電企業生產環節火災處置方法措施和消防安全應急方案。

關鍵詞：鋰電企業;生產環節;火災;消防救援

據中商產業研究院數據庫統計，2021年4月，全國當月生產鋰電池18.7082億只，累計產量67.1347億只，累計增加62.6%。隨著社會經濟的高速發展，新能源及基礎鋰電企業如雨后春筍，呈逐年逐月快速增長之勢，鋰電池的使用已與人民生活息息相關。

然而隨著鋰電企業的蓬勃發展，其所帶來的安全隱患和火災事故也在不斷增加，面對新領域災害事故，許多指戰員缺乏正確認識和專業手段。因此，應對鋰電企業火災，如何打造一支“裝備全面、分工明確、反應靈敏、科學有效”的救援隊伍，避免造成人力、財力、物力的浪費，發揮出消防救援隊伍的優勢，是擺在當前消防救援隊伍鋰電火災處置的一個難題。

本文主要針對鋰的化學性質以及“亞洲鋰都”宜春鋰電企業相對密集的特點，結合消防隊伍應急救援的工作性質，深入分析消防部門在鋰電企業生產環節中發生火災該如何救援，并針對鋰電企業生產環節中發生的火災如何形成配套的救援方案進行探究。

1? 當前宜春鋰電產業鏈的現狀及火災風險

截至2020年底，宜春市經濟開發區鋰電規上企業19戶，其中碳酸鋰生產企業3戶（科豐新材料、合縱鋰業、金輝鋰業），鋰電池材料生產企業4戶（贛鋒鋰業、升華新材料、天賜高新材料、正拓新能源），鋁塑膜生產企業1戶（明冠新材料），鋰電池生產企業5戶（遠東福斯特、倍特力新能源、鴻興能源、金路新能源、允福亨新能源），電機電控生產企業1家（阿爾法動力），新能源汽車生產企業2戶（宜春客車廠、江特電動車），其他配套及鋰電產品應用企業3戶（蓋瑞新能源、科鋰新能源、贏合科技）。鋰電在建項目16個，其中新建項目11個。如表1所示。

如此大的鋰電產業集群，給宜春市帶來了可觀的經濟效益，同時也對安全生產和消防工作提出了更高的要求。由于鋰屬于活潑金屬，其化學性質決定其本身的危險性大，生產工序復雜并且存在起火、爆炸、有害氣體泄漏、強腐蝕液體迸濺等風險，使鋰電產業成為潛在安全生產風險較大的行業，火災形勢較為嚴峻。

2? 研究鋰電企業生產環節中危險防控的意義

鏗電新能源產業以鏗離子電池的研發、生產和銷售為主，是具有社會效益和經濟效益的新興產業。銼電新能源產業鏈包括上游的鏗礦等自然資源，中游的鏗離子電池材料和電池，下游的鏗離子電池在儲能、能源驅動等領域的應用。

隨著傳統能源的逐漸枯竭，生態環境的嚴重破壞，尋找和開發新能源己成為各國政府看好的“重頭戲”。銼離子電池具有體積小、質量輕、工作電壓高、比能量大、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應、無污染等優點，是一種理想的可移動電源，廣泛運用于電動汽車產業和數碼產業以及太陽能等新能源發電產業，發展前景十分廣闊。

而宜春作為“亞洲鋰都”在快速發展的同時，仍存在著許多安全隱患。鋰電池作為高能量模塊由于產品自身的潛在缺陷或生產過程中操作不當，經常會出現自燃、自爆等現象，從而引起火災并造成人身傷害。如果火災沒有及時安全的處理，將會給相關企業和社會帶來巨額的財產損失和嚴重的社會影響。[1]普及基本的鋰電池知識和危險處置可以幫助避免消防指戰員在救援的過程中出現人為的救援錯誤，加強消防指戰員在面對鋰電生產環節中發生火災的處置能力。

3? 鋰電企業生產環節中存在的火災危險性

3.1? 上游企業

鋰電池通常分兩大類：（1）鋰金屬電池，這類電池一般是使用二氧化錳為正極材料，以金屬鋰或其合金金屬為負極材料，使用非水電解質溶液的電池;（2）鋰離子電池，這類電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料，以石墨為負極材料，使用非水電解質的電池。

鋰金屬電池的能量密度高，理論上能達到3860Wh/kg，但也存在缺點，其性質不夠穩定而且不能充電，這使得其無法作為反復使用的動力電池。而鋰離子電池因為具有反復充電的能力，所以現在被作為主要的動力電池發展。通常我們說得最多的動力電池，主要有磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池以及三元鋰電池（三元鎳鈷錳）等幾種。如圖1所示。

在這些電池的原材料中，金屬鋰的生產危險性最大。金屬鋰具有質量輕、負電位高、比能量大等優點，成為新的電池能源材料。鋰是最輕的金屬元素，化學性質活潑，熔點較低，經常用于合金生產，特別是鋁合金、鎂合金等，宜春市經濟開發區內擁有全球最大的金屬鋰生產企業（贛鋒鋰業），由于反應活性高、熔點低的特點，金屬鋰遇濕易燃，熔融狀態或粉狀顆粒在空氣中能自燃，所以對生產工序的嚴謹性要求更高，稍有不慎就容易發生火災甚至爆炸。

2013年7月9日晚，某鋰業其控股子公司無錫某鋰業有限公司發生意外起火，事故造成的直接財產損失近1000萬元，所幸此次事故并未造成人員傷亡。事故原因是由于工作人員操作不當，導致金屬鋰在熔融狀態下暴露在空氣中，發生自燃并且迅速蔓延。

3.2? 下游企業

鋰電池是一種化學電源，在受熱，或者在針刺、擠壓、沖撞等極端情況下，往往會引發隔膜的熔斷，從而導致電池正、負極間直接接觸而發生內部短路，高溫作用下的電極材料會發生多種放熱反應，熱量的持續堆積有可能引發電池火災。

鋰電池火災特點包括：（1）組裝后的鋰離子電池需進行化成，即給予一定的電流，使電池正負極活性物質被激發，最后使電池具有放電能力，電池只有經過化成后才能作為電源使用，化成后電池需要在一定溫度下靜置，靜置時主要風險在于大量電池在一起，其中異常電池自燃可能引起多個電池燃燒，甚至在受限空間的氣體爆炸。（2）電池生產好后會集中放置在倉庫中，由于鋰電池內部以“單元”為單位進行分隔，陷入“熱失控”的某個單元釋放的大量能量會使其周圍的鋰電池“單元”也發生“熱失控”，研究表明，當鋰電池內部溫度過熱達到1000℃，會引發爆炸[2]。

2016年5月31日下午5點53分，位于啟東市的某電源有限公司的鋰電車間起火，在處置過程中，現場突發爆炸，事故當場造成2人遇難，其中1人是消防員，1人是涉事公司員工，另有18人不同程度受傷。事故原因是電池內部短路造成迅速升溫，同時影響相鄰的電池發生變化造成的爆炸。

4? 應對鋰電火災救援的探究

4.1? 明“鋰”知性，高效快速施救

在鋰電生產企業發生火災時，消防部門接警時應當先明確燃燒物質、知曉理化性質，有無被困人員以及現場存放等情況。

其實明確燃燒物質，主要是針對鋰電原料，而原料火災的關鍵在于是否為金屬鋰，如發生金屬鋰生產環節發生火災，就需要大量的干沙土、水泥粉等進行撲救，切忌用水撲救，用水甚至會導致爆炸，在生產企業和消防部門日常準備的沙土畢竟有限，由于時間、人為等不可控的因素，災情發生時，臨時調度會耽誤最佳救火時機。因此，就需要加強地區的社會聯動，提請各級政府強化各部門和社會組織的應急救援中的職責分工，充分參與應急工作的積極性和主動性，整合資源、發揮優勢，從而對資源的配置、儲備、布局、優化、調用等。

4.2? 設防布哨，監控潛在危險

鋰電池內部短路和電池組過熱是引起鋰電池著火爆炸的主要原因，著火爆炸前會有煙和熱產生，而且三元電池自身具有轟然特性。因此可以在發生火災的建筑四周設立安全員，密切觀察火場煙、熱釋放情況。內攻人員應攜帶可燃和有毒氣體檢測儀、測溫儀等設備，持續監測鋰電的溫度，隨時監控潛在的危險。

同時，鋰電堆放區若發生火災，有煙霧冒出，應在外圍向鋰電池冒煙區域噴水降溫，防止鋰電池突然爆炸，最主要的是它會產生大量有毒氣體，因此救援人員應聚集在上風向，加強現場作戰人員個人安全防護，防止吸入有毒煙氣;還要注意電池堆放空間是否密閉或者與密閉空間連通，謹防可燃氣體聚集引發爆炸;由于鋰電池內部的不穩定性，就算是明火撲滅也有可能會發生復燃，因此，在施救完成將鋰電池轉移到安全區域后，還是需要設置安全科學的警戒區域，并且派安全員對其內部溫度進行實時監控，以防復燃再次造成傷害。

4.3? 因地制宜，采取降溫控制

鋰電火災中最為頻繁的成品鋰電池的火災，此類火災初期熱失控后，應及時采取自身配備的自動滅火系統控制，熱失控擴散后發生大規模燃燒的撲滅難度較大，此時救援重點應為防擴散，做好其他設施和成品的隔離防護，防止人員進入，待燃燒峰值過后，開展實施滅火作戰。

考慮到大量鋰電池存放堆積的情況，若鋰電池已經發生燃爆后燃燒，可以水滅火撲救，水對鋰電池有很好的降溫作用，明火撲滅后，應持續用水給鋰電池降溫，待溫度降低后迅速轉移鋰電池，避免復燃。根據鋰電池火災持續放能的特點和調研大量現有廠區處置措施，撲救的最好效果往往需要將成品鋰電池浸泡在水中，達到持續性降溫的要求。這種情況下，可將鋰電池轉運至消防水池、周邊水塘和水坑，或者在周邊條件允許時，甚至可以調度挖掘機在廠房周圍挖設出一個臨時蓄水池，將發熱電池放入其中，以此來解決鋰電池需要持續降溫的要求。

4.4? 按需施訓，強化實戰能力

要加強基層指揮員和指戰員特殊災害事故處置的戰術學習，特別是鋰電產品的理化性質、參數、事故特點、處置措施、注意事項等，只有這樣，才能做到在參加救援時心中有數，避免盲目蠻干;要進行針對性的訓練，堅持從“實戰”出發，結合宜春轄區鋰電企業密集的特點，開展針對性的訓練，對特殊災害事故救援中的偵察檢測、器具堵漏、進攻防毒、冷卻保護等重點科目進行強化訓練，提高消防隊伍搶險救援的處置能力;要制定鋰電企業生產環節中火災事故的搶險救援處置預案，并在預案的基礎上加強模擬演練，不斷修改完善，使預案更加科學合理，貼近實戰[3]。

4.5? 外聚合力，提供專業支撐

積極與宜春本地鋰電產業研究機構和鋰電產業聯盟互動合作，探索建立聯合救援出警制度，為處置重大災害事故時提供技術支持，為特殊災害的應急救援補充重要的科學理論力量。日常的學習訓練中也可邀請專家，進行理論知識培訓，共同加強鋰電火災撲救實驗研究，通過理論指導實踐，使指戰員從撲救常規火災訓練向處置現代災害事故訓練轉變。

4.6? 加大投入，升級救援裝備

當代災害事故現場情況日趨復雜，不能僅靠指戰員奮勇頑強的精神來彌補裝備上的不足，因此，要采取強力措施，加大投入，升級消防搶險救援裝備。同時，要完善裝備體系結構合理配套，在確保常規滅火、搶險救援器材完好的前提下，優先購置急需的洗消、防護、破拆、救生、化學和毒氣偵檢等智能型器材，以及與此相適配的裝備，以應對隨時發生的、緊急災害事故的搶險救援工作需要[4]。

5? 結語

在宜春鋰電企業相對密集的社會背景下，許多指戰員在面對鋰電企業發生火災時該如何處置，還存在很多困惑，不知道該如何正確應對，給消防救援帶來了很多的不穩定性和危險性。

本文通過對鋰的化學性質及鋰電池生產環節中可能遇到的火災情況、該如何處置的普及，以此來指導指戰員該如何應對鋰電池生產環節遇到的火災情況。同時，消防隊伍的現狀、問題、原因剖析，結合宜春轄區的特點，對鋰電企業生產環節中危險防控進行了探究。

當然，本文在研究過程中，還有很多不足。由于本文的主要研究方法是案例分析法，是基于已發生的案例基礎上總結出來的，對以后在救援中會面對一些什么突發情況有待于進一步考證，此論文僅提供科學合理的建設性指導意見。探究給出的建議也是只基于消防隊伍的建設，在面對重大的火災事故還有很多的方面需要考慮，比如資源的整合、重大事故的通信調度指揮等方面，還需要進一步探究。

參考文獻：

[1]趙飛.對鋰電池安全問題的風險管理[D].上海：華東理工大學，2012.

[2]葉佳娜.鋰離子電池過充電和過放電條件下熱失控（失效）特性及機制研究[D].合肥：中國科學技術大學，2017.

[3]劉文尚.消防應急管理救援機制建設探析[D].呼和浩特：內蒙古大學，2012.

[4]仇志嶺.完善消防應急救援體系研究——基于天津市消防應急救援體系的分析[D].天津：天津大學，2015.

Abstract：In daily life， lithium batteries heat， spontaneous combustion， spontaneous explosion events occur from time to time， and cause some personal injury and property damage， which brings confusion and fear to many people. More serious is the lithium battery in the production process due to improper operation， mismanagement， and other reasons of fire or even explosion， this type of special fire cannot be extinguished with conventional firefighting and rescue techniques and tactics， resulting in huge social and economic losses and fear of people groups. The article uses cause-and-effect analysis to explore the measures of fire disposal methods and fire safety emergency solutions in the production chain of lithium enterprises through extensive research on lithium production enterprises and the analysis of safety accident cases that have occurred so far.

Keywords：lithium enterprises; production link; fire; fire rescue