鋰離子電池火災的滅火技戰術研究

梁毅龍

（廣東省消防救援總隊韶關市消防救援支隊，廣東 韶關512000）

現階段，應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的快速發展，鋰離子電池發生火災的危險性日益突出，根據OFweek鋰電網不完全統計，2016年鋰電池產業相關起火事故有40起；國家質監總局公布數據顯示2018年1月至10月，我國新能源電動車起火事件也多達40余起。因此，現在各個國家對鋰離子電池的安全制造、儲存、運輸和使用提出了更嚴格的要求。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撲救的關鍵點，為消防救援人員提供有價值的理論指導。

1 鋰離子電池火災成因分析

鋰離子電池起火的原因有很多，主要包括電池短路、副反應和傳熱速率過快。單個鋰離子電池起火產生的能量足以引發周圍其他電池的連鎖反應，最終會導致火災和爆炸。

1.1 電池短路

鋰離子電池最常見的火災成因是電池短路，可分為內部短路和外部短路。外部短路是指電芯部分引起的短路，如絕緣設計不合理。如果電池發生短路時不切斷電流就會產生高熱量，電解液蒸發導致電池膨脹。如果使用的隔膜紙質量不過關，閉孔率低或者氣孔沒有閉合，電池溫度會不斷上升，電解液不斷蒸發，內部氣壓不斷增加，最終引發火災和爆炸。外部短路可能發生在電池儲存和運輸過程中，不正確的儲運方法會導致電池發生外部短路。

1.2 電池過載

過載的極片上分布了很多針狀金屬鋰晶體，在隔膜紙上形成無數的穿刺點。此時，電池溫度繼續升高，電解液蒸發，內部氣壓壓和溫度不斷升高，導致鋰離子電池起火爆炸。這種由過載引起的內部短路導致的爆炸在很多情況下都可能存在。除了過充之外，鋰離子電池內部溫度可能會升高，產生大量的熱量，如果這些熱量無法及時散發，經過一段時間后，電池會起火爆炸。

2 鋰離子電池火災處置技術

鋰的相對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”現象。在滅火試驗中發現液態鋰在表層流動，導致火災無法撲滅。因此，要撲滅鋰離子電池火災，首先要掌握鋰的物理化學性質，選擇合適的滅火劑，科學采用滅火方法。

2.1 冷靜觀察，采取正確的撲救措施

消防救援人員到達鋰離子電池火災現場后，要冷靜觀察現場火情，盡快找到并斷開所有與火災相關的鋰離子電池電源，防止鋰離子電池過充、過流、過熱。在封閉的室內空間，消防救援人員首先要明確鋰離子電池的著火點。在不破壞火區環境的前提下采用固定式滅火系統將火災限定在著火點所在的電池箱內。在輔助決策系統的幫助下，消防救援人員可以了解電池火災事故的對策，獲得專家意見，尋找物理冷卻方法，去除副反應產生的熱量，避免熱失控，以免電池爆炸。在前往火災現場滅火撲救之前，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著火。因此，消防救援車輛應盡量從上風位置進入并停在距迎風面一定距離的安全場所，防止蓄電池突然爆炸危及消防車。消防救援指揮員到達火災現場后，首先要了解火災現場的相關情況，利用有毒氣體探測器確定空氣中有毒氣體的成分和含量，利用紅外測溫儀確定現場溫度，請建筑專業人士評估并確定建筑結構是否達到防火極限。根據火災的不同階段，指揮消防救援隊員采取有效的防護措施，加強個人防護，保持警惕，盡量避免傷亡。

2.2 選用合適的滅火劑，科學處置火災

鋰離子電池火災滅火撲救試驗表明，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。但在實踐中建議使用帶有足夠水量的救援滅火器來撲滅鋰離子電池火災。鋰離子電池起火后，往往內部環境相對封閉，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隔離空氣，達到撲滅明火的目的，但是沒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繼續進行，電池很容易發生復燃，復燃時間與滅火劑的冷卻能力成正比。美國消防協會在培訓鋰離子電動汽車火災消防救援人員時，曾使用大量水來撲滅此類火災。經驗表明，市政管網中的水源可以撲滅鋰離子電池火災，但鋰離子電池火災撲救對水的需求量更大，對供水時間的要求也更高。撲滅明火后應用細水霧繼續冷卻車身，有效防止電池復燃。在實際鋰離子電池火災滅火救援行動中，消防救援人員要確認現場火焰是否完全消失，以防止發生二次事故。

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到達現場后首先要考慮的問題。由于空氣中煙霧濃度高，且火災多發生在夜間。在尋找和營救被困人員時，必須搜尋每一個房間或每個角落，防止遺漏被困人員。例如，樓梯間電動車發生火災，有數據表明鋰離子電池火災發生后90秒內是人們逃離的最佳時機。然而，大多數人不知道什么時候發現了火災，發現起火后往往盲目地沖向樓梯間，無形中接近火源，因為吸入過量有毒氣體而昏倒或將自己困在樓梯間。因此，消防救援人員在組織疏散救援時，應優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，降低人員中毒風險，并破拆防盜門、鐵絲網，在適當的地方通風，防止有毒煙霧和爆炸性氣體的積聚。破拆門、窗、天花板等防爆設施時應該在水槍的保護下進行。破拆門或窗時，消防救援人員必須站在門或窗旁邊，用切割機具破拆時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。及時清除樓梯間雜物，阻止煙火從樓梯間透過門縫進入居民家中。但是，煙火往往會在短時間內蔓延到整個樓梯間，導致救援人員無法采取有效措施進行快速遏制。因此，消防救援指揮人員應該組織消防救援力量開辟另一條逃生路線，利用消防樓梯營救被困樓梯間的人。火勢撲滅后組成搜救隊，對建筑內部的人員進行徹底搜查。

2.4 監控火災現場熱失控，防止復燃

鋰離子電池發生火災時，要增加火災現場的用水量，降低電池內部的溫度。使用噴槍或噴水槍冷卻電池表面和內部。減少電解液放電，防止電池內部復燃，有效保護電池的安全。由于鋰離子電池即使在直接滅火后也會不斷放電，因此仍然需要繼續使用水槍并保持冷卻。在此期間，使用紅外探測器實時檢測內置電池，并用溫度測量裝置檢測冷卻水的溫度。防止再次發生火災和其他緊急情況。

3 結語

綜上所述，當前，鋰離子電池正的應用日益廣泛，但其技術尚不完善。現有鋰離子電池的充電電路過于復雜，內部電池保護電路的要求非常高，鋰電池的能量利用率非常高。當熱量失控時，電池會在短時間內產生大量熱量，進而導致電池燃燒或爆炸。因此，需要盡量降低鋰電池引發火災的風險，確保鋰離子電池的安全使用，做好鋰離子電池火災隱患的防治，從源頭上控制。同時消防救援人員要積極研究鋰離子電池火災特性，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，撲滅明火后密切監控火災現場，防止復燃。