鉅大LARGE | 點擊量：244次 | 2023年09月15日
鋰離子電池產(chǎn)業(yè)相關各環(huán)節(jié)要相當?shù)娘L險防范
在當代社會，鋰離子蓄電池的使用越來越廣泛。其高能量密度的特性使之在眾多范疇得到使用，包括移動電子設備、交通工具、能量存儲系統(tǒng)等等。在某些特定情況下，這種形式的電池有著嚴重的火災風險。據(jù)公開報道，僅在2016年，國內(nèi)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)相關火災事件就有40余起，遍布在鋰離子電池的加工、運輸、使用、回收等各個環(huán)節(jié)。
目前，關于鋰離子蓄電池及其倉儲的消防研究還比較有限。在美國，已經(jīng)有一些專業(yè)機構(gòu)開展了這方面的研究，包括美國國家防火協(xié)會（NFPA）、美國消防研究基金會（FPRF）、美國法特瑞互助保險公司（FMGlobal），等等。
鋰離子蓄電池的相關風險
鋰離子蓄電池由正極、負極、隔膜、電解液組成，正負極浸潤在電解液中，鋰離子以電解液為介質(zhì)在正負極之間運動，實現(xiàn)電池的充放電。在充放電過程中，鋰離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌。
如今的市場上有著各種類型的商業(yè)化的鋰離子蓄電池。比如，通常用在手機及移動電子設備上的鋰鈷氧化物電池，還有通常用在電動工具上的鋰鎳錳鈷電池。工業(yè)研究將持續(xù)發(fā)展更多類型的鋰離子蓄電池，其特性各不相同。目前來說，尚不清楚這些特性是要怎么樣影響火災風險的。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在一個鋰離子蓄電池相關的火災中，一個電池可能釋放的總能量包括它的電能（容量）、荷電狀態(tài)（剩余電量）以及可燃物負荷（電池的外殼和包裝材料）。任何其中一種能量的新增都有可能會新增火災的風險。
鋰離子蓄電池存在著一些消防方面的挑戰(zhàn)，包括熱失控的可能性和鋰離子蓄電池中易燃的電解液的存在。其中，熱失控可導致電池的自燃，其在火災中相當于是火源。另外，假如火災發(fā)生在鋰離子蓄電池的倉儲中，其燃燒會很劇烈，要專門研究，增強其保護。
熱失控指的是一個電池的快速自熱反應。它可能發(fā)生在幾乎所有化學物質(zhì)的電池中，而不僅僅是鋰離子電池。在一個熱失控的反應中，一個電池迅速釋放其儲存的能量。此外，熱失控最有可能發(fā)生在充電過程中，或在電池充電完成后的瞬間。鑒于有限的研究，目前還不可能去詳盡評估這些變量是要怎么樣影響火災整體的嚴重性或者可能性。
鋰離子蓄電池中的電解質(zhì)是可燃的。在電池破壞的情況下，假如暴露在點火源中，電解液可能會泄漏到環(huán)境中，并繼續(xù)燃燒。其他電池中的電解液，包括鎳鎘、鎳氫和鉛酸，都是不可燃的。在鋰離子電池中，電解液準許鋰離子在陰極和陽極之間轉(zhuǎn)移(在放電過程中)。鋰離子蓄電池中的電解質(zhì)含量并不確定，它隨著電池容量、電池密度和電池的化學性質(zhì)變化而變化。
在電池的倉儲設施里，電池損壞可能是由外部或內(nèi)部原由造成的。外部原由包括一場與電池無關的火災導致其熱失控，以及機械破壞，例如不善的解決(電池掉落或者被鏟車撞破)。內(nèi)部原由包括電氣問題（電池被過度充電，過度放電或者短路），以及由于制造缺陷引起的內(nèi)部故障。任何這些故障都有可能導致熱失控和電解質(zhì)的泄漏。
鋰離子蓄電池的消防保護
首先，有一種誤解是，人們可能認為水會新增鋰離子電池起火的風險，這可能是由于對鋰離子電池與金屬鋰離子電池的混淆。金屬鋰離子電池含有自由的鋰金屬，假如水被使用到燃燒的鋰金屬上，那么大量的氫氣將被釋放。這些氣體將會燃燒，加劇火災的發(fā)展，從而導致快速升溫柔類似爆炸的效應。然而，與金屬鋰離子電池不同的是，鋰離子蓄電池中并沒有游離的鋰金屬，因此這種現(xiàn)象是不可能發(fā)生的。
關于少量的鋰離子蓄電池存儲，提議將其存放在可靠的可燃液體安全柜內(nèi)，或者放置于一個隔離的房間內(nèi)。其目的在于戒備鋰離子蓄電池自燃并引燃其他可燃物，進而導致火災的蔓延及失控。
假如鋰離子蓄電池大量存放在倉庫中，不管是堆放在地上還是存放在貨架中，針對其劇烈燃燒的火災風險，最佳的滅火措施便是供應充分的噴淋保護。假如沒有足夠的噴淋保護，那么很有可能大量的電池會被火災影響，并導致電池的熱失控。而一旦熱失控開始發(fā)生，臨近的電池會發(fā)生熱失控的連鎖反應，并導致火災的失控。
目前，還沒有針對保護倉庫中存儲的鋰離子蓄電池的公開標準或者指揮方法。正在進行的研究也僅限于保護在紙箱中存儲的鋰離子蓄電池。
含有鋰離子蓄電池的設備（例如電動工具、筆記本電腦）的存儲并不會帶來同樣類型的危險，因為設備本身會將電池組裹起來，進而延緩電池筆直暴露于火災中。因此，關于這些商品的存儲的保護，通常是基于商品的貨物等級的分類。而貨物等級的分類通常是由產(chǎn)品本身、包裝材料和貨物托盤所決定的。
美國法特瑞互助保險公司（FMGlobal）通過美國國家防火協(xié)會（NFPA）及美國消防研究基金會（FPRF）與財產(chǎn)保險研究組（PIRG）聯(lián)合完成了一個多階段的項目。FMGlobal對儲存在紙箱包裝中鋰離子蓄電池進行了中等規(guī)模的自由燃燒實驗。在這些實驗的基礎上，得出的結(jié)論是，隨著電池容量的新增及充電量的新增，電池的相關風險也會新增。探測還聲明，大尺寸電池比小尺寸電池更早被點燃。
在2016年，F(xiàn)MGlobal還開展了相關全尺寸火災探測，以研究噴淋系統(tǒng)對鋰離子蓄電池倉儲火災的控制。針對在紙箱中存儲的不同類型的鋰離子蓄電池，這個研究項目供應了如下保護提議：
鋰離子聚合物袋裝式蓄電池（容量不大于20Ah，剩余電量不大于50%）和鋰離子圓柱狀蓄電池（容量不大于2.6Ah，剩余電量不大于50%）；噴頭流量系數(shù)為K320，噴頭最低工作壓力為2.4巴，用途面積內(nèi)開放的噴頭數(shù)量為12個；鋰離子蓄電池組（例如由18650型的圓柱形蓄電池包成，總?cè)萘坎淮笥?6Ah，剩余電量不大于50%）。
鋰離子蓄電池的開發(fā)使用還將持續(xù)。更多的由內(nèi)燃機驅(qū)動的汽車將轉(zhuǎn)向電力驅(qū)動，這也將新增對電池的需求。公司和家庭也可能會使用大型蓄電池單元來儲存可再生能源。因此，研發(fā)低危險性的鋰離子蓄電池以及增強對鋰離子蓄電池火災保護的研究也將顯得尤為緊要。
