锂离子电池火灾的灭火技战术研究

梁毅龙

（广东省消防救援总队韶关市消防救援支队，广东 韶关512000）

现阶段，应用比较广泛的有三元锂离子电池、磷酸铁锂离子电池、锰酸锂离子电池。随着锂离子电池行业的快速发展，锂离子电池发生火灾的危险性日益突出，根据OFweek锂电网不完全统计，2016年锂电池产业相关起火事故有40起；国家质监总局公布数据显示2018年1月至10月，我国新能源电动车起火事件也多达40余起。因此，现在各个国家对锂离子电池的安全制造、储存、运输和使用提出了更严格的要求。在此背景下，本文分析了锂离子电池起火的原因，明确了锂离子电池火灾扑救的关键点，为消防救援人员提供有价值的理论指导。

1 锂离子电池火灾成因分析

锂离子电池起火的原因有很多，主要包括电池短路、副反应和传热速率过快。单个锂离子电池起火产生的能量足以引发周围其他电池的连锁反应，最终会导致火灾和爆炸。

1.1 电池短路

锂离子电池最常见的火灾成因是电池短路，可分为内部短路和外部短路。外部短路是指电芯部分引起的短路，如绝缘设计不合理。如果电池发生短路时不切断电流就会产生高热量，电解液蒸发导致电池膨胀。如果使用的隔膜纸质量不过关，闭孔率低或者气孔没有闭合，电池温度会不断上升，电解液不断蒸发，内部气压不断增加，最终引发火灾和爆炸。外部短路可能发生在电池储存和运输过程中，不正确的储运方法会导致电池发生外部短路。

1.2 电池过载

过载的极片上分布了很多针状金属锂晶体，在隔膜纸上形成无数的穿刺点。此时，电池温度继续升高，电解液蒸发，内部气压压和温度不断升高，导致锂离子电池起火爆炸。这种由过载引起的内部短路导致的爆炸在很多情况下都可能存在。除了过充之外，锂离子电池内部温度可能会升高，产生大量的热量，如果这些热量无法及时散发，经过一段时间后，电池会起火爆炸。

2 锂离子电池火灾处置技术

锂的相对密度是水的二分之一。金属锂在高温下燃烧后立即变成液体。如果灭火剂接触液体锂的表面更容易引起“下潜”现象。在灭火试验中发现液态锂在表层流动，导致火灾无法扑灭。因此，要扑灭锂离子电池火灾，首先要掌握锂的物理化学性质，选择合适的灭火剂，科学采用灭火方法。

2.1 冷静观察，采取正确的扑救措施

消防救援人员到达锂离子电池火灾现场后，要冷静观察现场火情，尽快找到并断开所有与火灾相关的锂离子电池电源，防止锂离子电池过充、过流、过热。在封闭的室内空间，消防救援人员首先要明确锂离子电池的着火点。在不破坏火区环境的前提下采用固定式灭火系统将火灾限定在着火点所在的电池箱内。在辅助决策系统的帮助下，消防救援人员可以了解电池火灾事故的对策，获得专家意见，寻找物理冷却方法，去除副反应产生的热量，避免热失控，以免电池爆炸。在前往火灾现场灭火扑救之前，消防救援人员首先要确保自己的安全。锂离子电池往往在充电时着火。因此，消防救援车辆应尽量从上风位置进入并停在距迎风面一定距离的安全场所，防止蓄电池突然爆炸危及消防车。消防救援指挥员到达火灾现场后，首先要了解火灾现场的相关情况，利用有毒气体探测器确定空气中有毒气体的成分和含量，利用红外测温仪确定现场温度，请建筑专业人士评估并确定建筑结构是否达到防火极限。根据火灾的不同阶段，指挥消防救援队员采取有效的防护措施，加强个人防护，保持警惕，尽量避免伤亡。

2.2 选用合适的灭火剂，科学处置火灾

锂离子电池火灾灭火扑救试验表明，A类灭火剂、二氧化碳灭火器、ABC干粉灭火器、泡沫灭火器都可以扑灭锂离子电池明火。但在实践中建议使用带有足够水量的救援灭火器来扑灭锂离子电池火灾。锂离子电池起火后，往往内部环境相对封闭，虽然可以使用二氧化碳灭火器、ABC干粉灭火器、水基泡沫灭火器等来隔离空气，达到扑灭明火的目的，但是没有明火的锂离子电池依然保持较高温度，在热失控的情况下，热失控引起的分解反应继续进行，电池很容易发生复燃，复燃时间与灭火剂的冷却能力成正比。美国消防协会在培训锂离子电动汽车火灾消防救援人员时，曾使用大量水来扑灭此类火灾。经验表明，市政管网中的水源可以扑灭锂离子电池火灾，但锂离子电池火灾扑救对水的需求量更大，对供水时间的要求也更高。扑灭明火后应用细水雾继续冷却车身，有效防止电池复燃。在实际锂离子电池火灾灭火救援行动中，消防救援人员要确认现场火焰是否完全消失，以防止发生二次事故。

2.3 组织人员疏散救援，尽量减少人员伤亡

组织被困人员疏散抢救是消防救援队到达现场后首先要考虑的问题。由于空气中烟雾浓度高，且火灾多发生在夜间。在寻找和营救被困人员时，必须搜寻每一个房间或每个角落，防止遗漏被困人员。例如，楼梯间电动车发生火灾，有数据表明锂离子电池火灾发生后90秒内是人们逃离的最佳时机。然而，大多数人不知道什么时候发现了火灾，发现起火后往往盲目地冲向楼梯间，无形中接近火源，因为吸入过量有毒气体而昏倒或将自己困在楼梯间。因此，消防救援人员在组织疏散救援时，应优先扑灭楼梯间的明火，稀释楼梯间的有毒气体，搜寻楼梯间的伤员。重点在楼梯间和逃生门周围部署消防救援力量。打开楼梯间所有外窗，以排出烟雾，降低人员中毒风险，并破拆防盗门、铁丝网，在适当的地方通风，防止有毒烟雾和爆炸性气体的积聚。破拆门、窗、天花板等防爆设施时应该在水枪的保护下进行。破拆门或窗时，消防救援人员必须站在门或窗旁边，用切割机具破拆时必须戴上口罩和手套，以确保操作顺畅，不允许任何人站在刀具前。及时清除楼梯间杂物，阻止烟火从楼梯间透过门缝进入居民家中。但是，烟火往往会在短时间内蔓延到整个楼梯间，导致救援人员无法采取有效措施进行快速遏制。因此，消防救援指挥人员应该组织消防救援力量开辟另一条逃生路线，利用消防楼梯营救被困楼梯间的人。火势扑灭后组成搜救队，对建筑内部的人员进行彻底搜查。

2.4 监控火灾现场热失控，防止复燃

锂离子电池发生火灾时，要增加火灾现场的用水量，降低电池内部的温度。使用喷枪或喷水枪冷却电池表面和内部。减少电解液放电，防止电池内部复燃，有效保护电池的安全。由于锂离子电池即使在直接灭火后也会不断放电，因此仍然需要继续使用水枪并保持冷却。在此期间，使用红外探测器实时检测内置电池，并用温度测量装置检测冷却水的温度。防止再次发生火灾和其他紧急情况。

3 结语

综上所述，当前，锂离子电池正的应用日益广泛，但其技术尚不完善。现有锂离子电池的充电电路过于复杂，内部电池保护电路的要求非常高，锂电池的能量利用率非常高。当热量失控时，电池会在短时间内产生大量热量，进而导致电池燃烧或爆炸。因此，需要尽量降低锂电池引发火灾的风险，确保锂离子电池的安全使用，做好锂离子电池火灾隐患的防治，从源头上控制。同时消防救援人员要积极研究锂离子电池火灾特性，选用合适的灭火剂，采用有效的灭火方法，有效扑灭锂离子电池明火，扑灭明火后密切监控火灾现场，防止复燃。