淺析鋰離子電池火災(zāi)特點(diǎn)及處置對策

余傳雄

摘 要：本文分析了生產(chǎn)和儲(chǔ)存鋰離子電池存在的火災(zāi)危險(xiǎn)，總結(jié)了鋰離子電池火災(zāi)事故的特點(diǎn)以及處置難點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)外的一些研究成果，并從實(shí)戰(zhàn)救援的角度提出了鋰離子電池火災(zāi)撲救的相關(guān)建議，并且為鋰離子電池火災(zāi)事故的處置方法提供相關(guān)參考。

關(guān)鍵詞：鋰離子電池;火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn);處置對策

分類號：D631.6

隨著綠色可持續(xù)發(fā)展的理念深植人心，鋰離子電池作為新能源已經(jīng)擴(kuò)展到更多的應(yīng)用領(lǐng)域中，全球?qū)︿囯x子電池的需求也逐年增加。近年來，人們經(jīng)常聽到關(guān)于鋰離子電池引發(fā)的火災(zāi)和爆炸事故報(bào)道，2016年5月31日，江蘇海斯達(dá)電力有限公司發(fā)生了爆炸事故，2016年7月10日深圳美柏電子有限公司爆炸事故，兩起事故均造成了消防員的重大傷亡。因此，迫切需要對鋰離子電池的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行基礎(chǔ)研究，建立和完善鋰離子電池的消防救援處置程序。

一、鋰離子電池的性質(zhì)

鋰離子電池的充電和放電是通過鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來完成的。當(dāng)電池進(jìn)行充電時(shí)，Li +從正極脫離，負(fù)極通過電解質(zhì)插入負(fù)極后，就會(huì)處于一個(gè)富鋰的狀態(tài); 只要使用含鋰材料作為電極的電池目前通常被代表為現(xiàn)代高性能電池。

除了充電和放電的正常電化學(xué)反應(yīng)之外，鋰離子電池還具有許多副作用，其中大部分會(huì)產(chǎn)生熱量。當(dāng)電池的發(fā)熱量比散熱率高時(shí)，電池的溫度就會(huì)升高，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量、濃煙、可燃?xì)怏w以及有毒氣體，嚴(yán)重的話，電池不僅會(huì)發(fā)生燃燒，甚至可能發(fā)生爆炸。

鋰離子電池火災(zāi)屬于C、E、B類的復(fù)合型火災(zāi)，鋰離子電池火災(zāi)反應(yīng)速度會(huì)比較慢，但發(fā)煙量巨大，具備持續(xù)放電特性，撲滅明火容易，但不能終止電化學(xué)反應(yīng)。

二、鋰離子電池生產(chǎn)、儲(chǔ)存環(huán)節(jié)的危險(xiǎn)性

1.制漿工序

制漿是將特殊溶劑和粘合劑分別與正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)混合并高速攪拌以形成正負(fù)極漿料的一種方法。在正常情況下，電極由活性材料，導(dǎo)電劑，粘合劑和引線這幾個(gè)部分組成的。制漿過程中的風(fēng)險(xiǎn)因素主要是因?yàn)榧庸ふ澈蟿┑仍蠒r(shí)產(chǎn)生的烘烤溫度，濕度和時(shí)間控制不當(dāng)，這不僅會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，還會(huì)影響后續(xù)成型鋰離子電池的安全性能，是后續(xù)充電后電池爆炸的潛在因素。

2.裝配工序

裝配是按正極板，隔膜，負(fù)極板和隔膜的順序從上到下進(jìn)行放置，經(jīng)過卷繞制作成電池芯，然后注入電解液以及對電池封口的組裝過程。電解液注入過程的外部條件要求非常苛刻。注入液體后，電池應(yīng)保持至少6小時(shí)的常溫放置，在進(jìn)行化成之前電極和隔膜必須充分潤濕。注液過程對電池的質(zhì)量和安全性有著至關(guān)重要的作用。如果極片不干導(dǎo)致極片吸水，就會(huì)出現(xiàn)所吸水分與電解質(zhì)反應(yīng)形成氣鼓;如果電解液本身的質(zhì)量存在缺陷或是電解液注入量不符合工藝要求，都會(huì)引起后續(xù)的電池質(zhì)量問題。

3.化成工序

化成就是用特定的電池充放電裝置對成品電池進(jìn)行充電和放電。化成工序?qū)﹄姵氐馁|(zhì)量和安全性中起著非常重要作用。首先，通過第一次充電可以將電池中的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為帶正電荷的化學(xué)物質(zhì);其次是可以使負(fù)極形成有效鈍化膜。在化成完成之后，應(yīng)對每個(gè)電池進(jìn)行測試，并且應(yīng)篩選合格的成品電池以進(jìn)行出廠包裝。

4.倉庫儲(chǔ)存

鋰離子電池產(chǎn)品的合格率一般都達(dá)不到100%。不合格的鋰電池，在存放過程中自身就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且有可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)爆炸引發(fā)周邊的電池受熱輻射影響發(fā)生連鎖反應(yīng)。因此，鋰離子電池倉庫是一個(gè)容易發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故的危險(xiǎn)場所。電池倉庫的主要風(fēng)險(xiǎn)因素如下：1、倉庫的建筑結(jié)構(gòu)和安全設(shè)施不符合安全要求，如不用實(shí)體墻對倉庫進(jìn)行分隔、防火門的耐火等級不能達(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn)要求;2、倉庫面積過大，且電池存儲(chǔ)量過大;3、倉庫工藝條件達(dá)不到電池存儲(chǔ)的要求;4、倉庫管理人員電池存放操作上不規(guī)范，未將電池的正（負(fù)）極位置進(jìn)行絕緣保護(hù)，將導(dǎo)致正負(fù)極出現(xiàn)短路引發(fā)火災(zāi)。

三、處置難點(diǎn)

鋰離子電池火災(zāi)通常會(huì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：起火突然、蔓延迅速、伴有爆炸等。同時(shí)鋰離子電池火災(zāi)撲救過程中也存在幾個(gè)比較大的困難：一是因?yàn)榛饒龅臏囟雀摺煔鉂舛却螅馂?zāi)現(xiàn)場能見度很低不容易查找明火源;二是部分電池發(fā)生燃燒爆炸后會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，并且很快會(huì)波及相鄰位置的電池，從而會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，這就會(huì)相繼發(fā)生燃燒爆炸;三是鋰離子電池燃燒會(huì)產(chǎn)生大量高溫且有毒有害的濃煙，并存在爆炸、中毒的危險(xiǎn);四是鋰離子電池燃燒產(chǎn)生的熱值大，明火撲滅后還必須使用大量的水進(jìn)行冷卻處理。

四、處置措施

1.在個(gè)人防護(hù)方面

鋰離子電池火災(zāi)會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害氣體。消防員從內(nèi)攻滅火到現(xiàn)場清理的整個(gè)過程中必須穿戴呼吸防護(hù)設(shè)備。在內(nèi)攻時(shí)消防人員應(yīng)留出一定的安全距離，以防止爆燃或爆炸沖擊，高溫傷害;消防員在處置過程中必須戴頭盔，頭盔和滅火防護(hù)服，以免受到爆炸物碎屑和電池內(nèi)容物飛濺帶來的傷害。

2.在滅火技術(shù)方面

對于由熱輻射引發(fā)的鋰離子電池火災(zāi)，可采用常規(guī)的滅火劑進(jìn)行滅火。內(nèi)部熱失控引起的鋰離子電池火災(zāi)，電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)一旦發(fā)生就不會(huì)終止，因此此類火災(zāi)做不到直接熄滅，可以采用控制燃燒的方法進(jìn)行處理和隔離。鋰離子電池火災(zāi)現(xiàn)場通常煙氣大、低能見度，因此很難找到點(diǎn)火點(diǎn)，內(nèi)攻時(shí)必須攜帶紅外熱成像儀;現(xiàn)場煙氣毒性較大，在做好個(gè)人防護(hù)裝備的前提下，同時(shí)還要采取多種途徑進(jìn)行有效排煙;在滅火救援過程中，應(yīng)不斷檢測事故區(qū)域內(nèi)可燃?xì)怏w的溫度和濃度，當(dāng)出現(xiàn)以下一些爆炸征兆時(shí)，就必須立即疏散人員并組織撤退：1、事故樓內(nèi)無明火，煙霧從門和窗排出。2、事故區(qū)域鋰電池溫度會(huì)急劇地升高，并且會(huì)有大量煙霧冒出。3、可燃?xì)怏w探測儀報(bào)警。

五、加強(qiáng)鋰離子電池火災(zāi)現(xiàn)場指揮的幾點(diǎn)建議

介于鋰離子電池火災(zāi)的危險(xiǎn)性以及特殊性，消防員在處理過程中必須做好個(gè)人安全防護(hù)和控制好進(jìn)攻的安全距離。在處理的過程中，需要時(shí)刻與工廠的專業(yè)技術(shù)人員密切配合，并開展科學(xué)的消防救援行動(dòng)。重點(diǎn)要注意以下幾點(diǎn)。

1.詳細(xì)了解災(zāi)情，注意規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)

現(xiàn)場指揮員需要在第一時(shí)間聯(lián)系報(bào)警人以及工廠的技術(shù)人員，以便更加全面的了解有關(guān)鋰離子電池的類型和數(shù)量，火災(zāi)時(shí)間，火災(zāi)位置，建筑結(jié)構(gòu)，被困人員等情況。同時(shí)現(xiàn)場所有指戰(zhàn)員必須要做好個(gè)人的防護(hù)措施，科學(xué)地使用滅火劑以及水槍的射流形式。除此之外，還需要合理規(guī)劃行車路線，并停靠在安全位置待命，不要急于去靠近火災(zāi)現(xiàn)場。

2.迅速疏散群眾，防止爆炸毒害

當(dāng)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)場有人員被困時(shí)，疏散搜救被困人員是戰(zhàn)斗行動(dòng)的一個(gè)重要方面。應(yīng)立即組織搜救隊(duì)進(jìn)行搜救行動(dòng)。對于失去行動(dòng)能力的人員，應(yīng)該迅速將其移動(dòng)到安全區(qū)域并轉(zhuǎn)接到醫(yī)療部門進(jìn)行緊急治療。同時(shí)火災(zāi)現(xiàn)場要?jiǎng)澏ê侠淼木鎱^(qū)域，并及時(shí)疏散可能因燃燒爆炸而受傷的人員到安全區(qū)域。要充分發(fā)揮單位內(nèi)部固定消防設(shè)施的效能，在技術(shù)人員的配合下，根據(jù)鋰離子電池類別，優(yōu)先選擇開啟噴淋、排煙機(jī)、防火卷簾門等固定消防設(shè)施。

3.科學(xué)選擇藥劑，適時(shí)組織滅火

鋰離子電池是用金屬鋰的金屬氧化物為原料制成的電池，其中沒有金屬鋰，所以由它引起的火災(zāi)，可以用水，干粉等滅火劑撲救。在最初的火災(zāi)中，水槍射流需要選擇開花撲來進(jìn)行降溫控制火勢。當(dāng)火災(zāi)處于猛烈燃燒階段，應(yīng)該在建筑物的門，窗等處多架設(shè)移動(dòng)泡，進(jìn)行遠(yuǎn)距離的滅火操作。

4.全面排查隱患，防止復(fù)燃復(fù)爆

當(dāng)鋰離子電池火災(zāi)撲滅后，現(xiàn)場還需要技術(shù)人員留守監(jiān)測，并不斷的供水冷卻，防止因?yàn)閮?nèi)部反應(yīng)釋放大量的熱量，從而導(dǎo)致復(fù)燃甚至復(fù)爆。指揮員應(yīng)該安排專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場監(jiān)測和后方供水，確保在冷卻處置的過程中供水不間斷。

上海消防總隊(duì)松江支隊(duì)九亭消防救援站?上海?201600