鋰電池防火策略詳解

鋰電池一般分為鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池因可充電且能量密度高，其應用越來越廣泛。鋰離子電池的安全性是抑制鋰離子電池及相關行業(如新能源汽車)發展的瓶頸。鋰離子電池內部的電解液是易燃液體，電極是可燃材料，鋰電池在過充、短路、過熱、穿刺或碰撞等情況下發生熱失控，容易起火甚至爆炸，手機、電動自行車或電動汽車因電池著火引發火災的案例時有發生。

作者集20年消防行業工作經驗，并與國內外同行廣泛交流，從2012年開始研究電動自行車、電動汽車鋰離子電池的防火，本文分享幾種針對鋰離子電池的防火方案。

鋰電池防火策略簡介

鋰電池防火需要建立具有戰略縱深的多道防線。除了電池內部盡可能使用不可燃或難燃材料讓電池具有本質安全性能外，電池外部的第一道防線是防止發生導致電池過熱著火的各種誘因，比如過充、短路、撞擊等，這就需要對電氣系統進行安全設計。

當第一道防線被突破后(比如電池管理系統發生故障未能及時切斷充電電源)，電池溫度升高，監控系統中的溫度傳感器或氣體、煙霧探測器等應及時發現故障并報警，提醒工作人員處理故障，消除火災誘因。此為第二道防線。

當故障未及時處理、第二道防線被突破后，電池燃燒(陰燃)已無法避免，此時消防系統要做的是將燃燒限制在發生故障的電池盒(或箱)內(containment)，并能隔離相鄰的未著火的電池和設備，避免火勢擴大(isolaTIon)。由于鋰離子電池熱失控后溫度極高，現有的非水系滅火劑如氣體、干粉無法將電池溫度迅速降下來，滅火效果不太理想。因此將電池防火目標設定為控火(controlled burn-down)，是一種比較現實的方案，技術經濟性較強。此為第三道防線。

如果控火失敗火情擴大，對人員財產安全造成嚴重威脅，則需要啟動在車內安裝的固定式水基滅火系統或等待消防隊來滅火。

一般來說，第一道和第二道防線由電池制造商或電動汽車制造商考慮。作為消防專業人士，可為客戶建立牢固的第三道防線，根據電池的具體型號規格性能進行方案定制，方案所使用的部件來自世界各地，不限于某一種設備或材料。

鋰電池防火方案舉例

此方案借鑒國外先進經驗，簡單易行。所用防火材料主要成分為顆粒狀礦物質，不可燃，不導電，無腐蝕，安全環保，重量極輕，性能可靠且成本合理，可廣泛應用于鋰電池生產、儲存、運輸和使用過程中的防火滅火。以下視頻為鋰電池防火方案測試過程實錄。鋰電池因加熱或過充發熱燃燒后，在防火顆粒的保護下，無明火產生，無爆炸發生，僅有白色煙霧冒出，因此可避免鋰電池燃燒導致的火情擴大。

防滅火原理：隔離氧氣窒息滅火、吸熱冷卻

顆粒粒徑：1-4mm顆粒密度：360kg/m3干燥松散容重：240kg/m3

用防火顆粒覆蓋電池，電池受熱后僅煙霧冒出

鋰電池運輸防火方案

為了確保防火控火的效果，還可在電池盒(或箱)內安裝獨立式滅火管。該滅火管在電池著火后受熱破裂，自動釋放出滅火氣體，將電池火撲滅。