鋰離子電池火災(zāi)的滅火技戰(zhàn)術(shù)研究

梁毅龍

（廣東省消防救援總隊(duì)韶關(guān)市消防救援支隊(duì)，廣東 韶關(guān)512000）

現(xiàn)階段，應(yīng)用比較廣泛的有三元鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池、錳酸鋰離子電池。隨著鋰離子電池行業(yè)的快速發(fā)展，鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性日益突出，根據(jù)OFweek鋰電網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì)，2016年鋰電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)起火事故有40起；國(guó)家質(zhì)監(jiān)總局公布數(shù)據(jù)顯示2018年1月至10月，我國(guó)新能源電動(dòng)車起火事件也多達(dá)40余起。因此，現(xiàn)在各個(gè)國(guó)家對(duì)鋰離子電池的安全制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用提出了更嚴(yán)格的要求。在此背景下，本文分析了鋰離子電池起火的原因，明確了鋰離子電池火災(zāi)撲救的關(guān)鍵點(diǎn)，為消防救援人員提供有價(jià)值的理論指導(dǎo)。

1 鋰離子電池火災(zāi)成因分析

鋰離子電池起火的原因有很多，主要包括電池短路、副反應(yīng)和傳熱速率過(guò)快。單個(gè)鋰離子電池起火產(chǎn)生的能量足以引發(fā)周圍其他電池的連鎖反應(yīng)，最終會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸。

1.1 電池短路

鋰離子電池最常見的火災(zāi)成因是電池短路，可分為內(nèi)部短路和外部短路。外部短路是指電芯部分引起的短路，如絕緣設(shè)計(jì)不合理。如果電池發(fā)生短路時(shí)不切斷電流就會(huì)產(chǎn)生高熱量，電解液蒸發(fā)導(dǎo)致電池膨脹。如果使用的隔膜紙質(zhì)量不過(guò)關(guān)，閉孔率低或者氣孔沒(méi)有閉合，電池溫度會(huì)不斷上升，電解液不斷蒸發(fā)，內(nèi)部氣壓不斷增加，最終引發(fā)火災(zāi)和爆炸。外部短路可能發(fā)生在電池儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中，不正確的儲(chǔ)運(yùn)方法會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)生外部短路。

1.2 電池過(guò)載

過(guò)載的極片上分布了很多針狀金屬鋰晶體，在隔膜紙上形成無(wú)數(shù)的穿刺點(diǎn)。此時(shí)，電池溫度繼續(xù)升高，電解液蒸發(fā)，內(nèi)部氣壓壓和溫度不斷升高，導(dǎo)致鋰離子電池起火爆炸。這種由過(guò)載引起的內(nèi)部短路導(dǎo)致的爆炸在很多情況下都可能存在。除了過(guò)充之外，鋰離子電池內(nèi)部溫度可能會(huì)升高，產(chǎn)生大量的熱量，如果這些熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電池會(huì)起火爆炸。

2 鋰離子電池火災(zāi)處置技術(shù)

鋰的相對(duì)密度是水的二分之一。金屬鋰在高溫下燃燒后立即變成液體。如果滅火劑接觸液體鋰的表面更容易引起“下潛”現(xiàn)象。在滅火試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)液態(tài)鋰在表層流動(dòng)，導(dǎo)致火災(zāi)無(wú)法撲滅。因此，要撲滅鋰離子電池火災(zāi)，首先要掌握鋰的物理化學(xué)性質(zhì)，選擇合適的滅火劑，科學(xué)采用滅火方法。

2.1 冷靜觀察，采取正確的撲救措施

消防救援人員到達(dá)鋰離子電池火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，要冷靜觀察現(xiàn)場(chǎng)火情，盡快找到并斷開所有與火災(zāi)相關(guān)的鋰離子電池電源，防止鋰離子電池過(guò)充、過(guò)流、過(guò)熱。在封閉的室內(nèi)空間，消防救援人員首先要明確鋰離子電池的著火點(diǎn)。在不破壞火區(qū)環(huán)境的前提下采用固定式滅火系統(tǒng)將火災(zāi)限定在著火點(diǎn)所在的電池箱內(nèi)。在輔助決策系統(tǒng)的幫助下，消防救援人員可以了解電池火災(zāi)事故的對(duì)策，獲得專家意見，尋找物理冷卻方法，去除副反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，避免熱失控，以免電池爆炸。在前往火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)滅火撲救之前，消防救援人員首先要確保自己的安全。鋰離子電池往往在充電時(shí)著火。因此，消防救援車輛應(yīng)盡量從上風(fēng)位置進(jìn)入并停在距迎風(fēng)面一定距離的安全場(chǎng)所，防止蓄電池突然爆炸危及消防車。消防救援指揮員到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，首先要了解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)情況，利用有毒氣體探測(cè)器確定空氣中有毒氣體的成分和含量，利用紅外測(cè)溫儀確定現(xiàn)場(chǎng)溫度，請(qǐng)建筑專業(yè)人士評(píng)估并確定建筑結(jié)構(gòu)是否達(dá)到防火極限。根據(jù)火災(zāi)的不同階段，指揮消防救援隊(duì)員采取有效的防護(hù)措施，加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)，保持警惕，盡量避免傷亡。

2.2 選用合適的滅火劑，科學(xué)處置火災(zāi)

鋰離子電池火災(zāi)滅火撲救試驗(yàn)表明，A類滅火劑、二氧化碳滅火器、ABC干粉滅火器、泡沫滅火器都可以撲滅鋰離子電池明火。但在實(shí)踐中建議使用帶有足夠水量的救援滅火器來(lái)?yè)錅玟囯x子電池火災(zāi)。鋰離子電池起火后，往往內(nèi)部環(huán)境相對(duì)封閉，雖然可以使用二氧化碳滅火器、ABC干粉滅火器、水基泡沫滅火器等來(lái)隔離空氣，達(dá)到撲滅明火的目的，但是沒(méi)有明火的鋰離子電池依然保持較高溫度，在熱失控的情況下，熱失控引起的分解反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，電池很容易發(fā)生復(fù)燃，復(fù)燃時(shí)間與滅火劑的冷卻能力成正比。美國(guó)消防協(xié)會(huì)在培訓(xùn)鋰離子電動(dòng)汽車火災(zāi)消防救援人員時(shí)，曾使用大量水來(lái)?yè)錅绱祟惢馂?zāi)。經(jīng)驗(yàn)表明，市政管網(wǎng)中的水源可以撲滅鋰離子電池火災(zāi)，但鋰離子電池火災(zāi)撲救對(duì)水的需求量更大，對(duì)供水時(shí)間的要求也更高。撲滅明火后應(yīng)用細(xì)水霧繼續(xù)冷卻車身，有效防止電池復(fù)燃。在實(shí)際鋰離子電池火災(zāi)滅火救援行動(dòng)中，消防救援人員要確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)火焰是否完全消失，以防止發(fā)生二次事故。

2.3 組織人員疏散救援，盡量減少人員傷亡

組織被困人員疏散搶救是消防救援隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后首先要考慮的問(wèn)題。由于空氣中煙霧濃度高，且火災(zāi)多發(fā)生在夜間。在尋找和營(yíng)救被困人員時(shí)，必須搜尋每一個(gè)房間或每個(gè)角落，防止遺漏被困人員。例如，樓梯間電動(dòng)車發(fā)生火災(zāi)，有數(shù)據(jù)表明鋰離子電池火災(zāi)發(fā)生后90秒內(nèi)是人們逃離的最佳時(shí)機(jī)。然而，大多數(shù)人不知道什么時(shí)候發(fā)現(xiàn)了火災(zāi)，發(fā)現(xiàn)起火后往往盲目地沖向樓梯間，無(wú)形中接近火源，因?yàn)槲脒^(guò)量有毒氣體而昏倒或?qū)⒆约豪г跇翘蓍g。因此，消防救援人員在組織疏散救援時(shí)，應(yīng)優(yōu)先撲滅樓梯間的明火，稀釋樓梯間的有毒氣體，搜尋樓梯間的傷員。重點(diǎn)在樓梯間和逃生門周圍部署消防救援力量。打開樓梯間所有外窗，以排出煙霧，降低人員中毒風(fēng)險(xiǎn)，并破拆防盜門、鐵絲網(wǎng)，在適當(dāng)?shù)牡胤酵L(fēng)，防止有毒煙霧和爆炸性氣體的積聚。破拆門、窗、天花板等防爆設(shè)施時(shí)應(yīng)該在水槍的保護(hù)下進(jìn)行。破拆門或窗時(shí)，消防救援人員必須站在門或窗旁邊，用切割機(jī)具破拆時(shí)必須戴上口罩和手套，以確保操作順暢，不允許任何人站在刀具前。及時(shí)清除樓梯間雜物，阻止煙火從樓梯間透過(guò)門縫進(jìn)入居民家中。但是，煙火往往會(huì)在短時(shí)間內(nèi)蔓延到整個(gè)樓梯間，導(dǎo)致救援人員無(wú)法采取有效措施進(jìn)行快速遏制。因此，消防救援指揮人員應(yīng)該組織消防救援力量開辟另一條逃生路線，利用消防樓梯營(yíng)救被困樓梯間的人?；饎?shì)撲滅后組成搜救隊(duì)，對(duì)建筑內(nèi)部的人員進(jìn)行徹底搜查。

2.4 監(jiān)控火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)熱失控，防止復(fù)燃

鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)時(shí)，要增加火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的用水量，降低電池內(nèi)部的溫度。使用噴槍或噴水槍冷卻電池表面和內(nèi)部。減少電解液放電，防止電池內(nèi)部復(fù)燃，有效保護(hù)電池的安全。由于鋰離子電池即使在直接滅火后也會(huì)不斷放電，因此仍然需要繼續(xù)使用水槍并保持冷卻。在此期間，使用紅外探測(cè)器實(shí)時(shí)檢測(cè)內(nèi)置電池，并用溫度測(cè)量裝置檢測(cè)冷卻水的溫度。防止再次發(fā)生火災(zāi)和其他緊急情況。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前，鋰離子電池正的應(yīng)用日益廣泛，但其技術(shù)尚不完善?，F(xiàn)有鋰離子電池的充電電路過(guò)于復(fù)雜，內(nèi)部電池保護(hù)電路的要求非常高，鋰電池的能量利用率非常高。當(dāng)熱量失控時(shí)，電池會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量熱量，進(jìn)而導(dǎo)致電池燃燒或爆炸。因此，需要盡量降低鋰電池引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，確保鋰離子電池的安全使用，做好鋰離子電池火災(zāi)隱患的防治，從源頭上控制。同時(shí)消防救援人員要積極研究鋰離子電池火災(zāi)特性，選用合適的滅火劑，采用有效的滅火方法，有效撲滅鋰離子電池明火，撲滅明火后密切監(jiān)控火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，防止復(fù)燃。