鋰電池產業相關各環節需要相當的風險防范

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領域得到應用，包括移動電子設備、交通工具、能量存儲系統等等。在某些特定情況下，這種形式的電池有著嚴重的火災風險。據公開報道，僅在2016年，國內鋰離子電池產業相關火災事件就有40余起，遍布在鋰離子電池的生產、運輸、應用、回收等各個環節。

目前，對于鋰離子蓄電池及其倉儲的消防研究還比較有限。在美國，已經有一些專業機構開展了這方面的研究，包括美國國家防火協會（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在正負極之間運動，實現電池的充放電。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。工業研究將繼續發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如何影響火災風險的。

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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（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增加都有可能會增加火災的風險。

鋰離子蓄電池存在著一些消防方面的挑戰，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，如果火災發生在鋰離子蓄電池的倉儲中，其燃燒會很劇烈，需要專門研究，加強其保護。

熱失控指的是一個電池的快速自熱反應。它可能發生在幾乎所有化學物質的電池中，而不僅僅是鋰電池。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，目前還不可能去具體評估這些變量是如何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是可燃的。在電池破壞的情況下，如果暴露在點火源中，電解液可能會泄漏到環境中，并持續燃燒。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，電解液允許鋰離子在陰極和陽極之間轉移(在放電過程中)。鋰離子蓄電池中的電解質含量并不確定，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部原因造成的。外部原因包括一場與電池無關的火災導致其熱失控，以及機械破壞，例如不善的處理(電池掉落或者被鏟車撞破)。內部原因包括電氣問題（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部故障。任何這些故障都有可能導致熱失控和電解質的泄漏。

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鋰離子蓄電池的消防保護

首先，有一種誤解是，人們可能認為水會增加鋰電池起火的風險，這可能是由于對鋰離子電池與金屬鋰電池的混淆。金屬鋰電池含有自由的鋰金屬，如果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，加劇火災的發展，從而導致快速升溫和類似爆炸的效應。然而，與金屬鋰電池不同的是，鋰離子蓄電池中并沒有游離的鋰金屬，因此這種現象是不可能發生的。

對于少量的鋰離子蓄電池存儲，建議將其存放在可靠的可燃液體安全柜內，或者放置于一個隔離的房間內。其目的在于防止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。

如果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提供充足的噴淋保護。如果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生，臨近的電池會發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導方案。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包裹起來，進而延緩電池直接暴露于火災中。因此，對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會（NFPA）及美國消防研究基金會（FPRF）與財產保險研究組（PIRG）聯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模的自由燃燒試驗。在這些試驗的基礎上，得出的結論是，隨著電池容量的增加及充電量的增加，電池的相關風險也會增加。測試還表明，大尺寸電池比小尺寸電池更早被點燃。

在2016年，FMGlobal還開展了相關全尺寸火災測試，以研究噴淋系統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，這個研究項目提供了如下保護建議：

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%）；噴頭流量系數為K320，噴頭最低工作壓力為2.4巴，作用面積內開放的噴頭數量為12個；鋰離子蓄電池包（例如由18650型的圓柱形蓄電池組成，總容量不大于26Ah，剩余電量不大于50%）。

鋰離子蓄電池的開發應用還將繼續。更多的由內燃機驅動的汽車將轉向電力驅動，這也將增加對電池的需求。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，研發低危險性的鋰離子蓄電池以及加強對鋰離子蓄電池火災保護的研究也將顯得尤為重要。