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锂离子电池仓库火灾灭火救援策略研究

摘要：锂电池仓库火灾特征明显不同于常规物质火灾事故，灭火救援难度大，且可能产生爆炸性环境，需要针对性制定科学灭火救援策略和方案。因此，开展了锂电池燃烧试验，基于锂电池燃烧试验结果和火灾事故案例，解析了成品锂电池仓库火灾特点及灭火救援难点。结合锂电池火灾机理，针对锂电池仓库火灾，提出了大量水灭火与强化排烟相结合的灭火救援策略。针对灭火救援过程中应急供水和排烟难点，提出了强化火灾应急供水能力和火场应急排烟能力的方案，为大型锂电池仓库灭火救援提供参考。

关键词：锂电池火灾；仓库；灭火救援；烟气蔓延；应急供水

中图分类号：D631.6????文献标识码：A????文章编号：2096-1227（2023）09-0045-04

近年来，随着电子信息行业的迅猛发展和电池工业的技术演变，市场对锂离子电池的需求越来越大。锂离子电池具有能量密度大、外观体积小、循环寿命长、环境污染小等优点，在智能手机、电子烟、智能穿戴电子产品中得到了广泛应用。此外，动力锂离子电池在电动汽车、储能、新型电动工具等领域也具有广阔应用前景[1-3]。但锂离子电池内封装的电解液具有易燃性，电解液蒸汽具有易爆特性，电池在生产、加工、储存、运输等环节容易因热失控而自燃，引发火灾事故[4-5]。近年来陆续发生了多起锂电池企业火灾事故，锂电池行业消防安全形势严峻。

带电的锂离子电池一旦发生短路、刺穿，极短时间内就会发生热失控，导致火灾甚至爆炸的发生。此外，过充、过放电等过程、电池外部温度过高也会引起锂离子电池热失控。同时，温度超过一定限度时，电池将自身释放氧气加剧火灾火势，火灾发生时将产生大量易燃气体和烟雾，扑救非常困难[6]。因此，锂电池生产企业自身和消防安全监管部门应更加重视电池制造行业的火灾风险。

2016年5月31日，江苏一电源生产企业锂电池满电态搁置仓库发生爆炸事故。2016年7月10日，深圳市龙华区河背工业区一电子厂发生火灾并发生了局部爆炸，火灾共造成3名消防员和2名群众受伤。2016年8月14日南京一化学新能源电池企业发生锂电池火灾事故。

根据有关研究结果，锂离子电池正极粉料高温时具有释放氧气的特点，即磷酸铁锂（LFP）电池在800℃时释放氧气；钴酸锂（LCO）电池和锂镍钴锰（三元材料NCM）电池在200℃时释放氧气[7-9]。锂电池火灾特征明显不同于常规物质火灾事故，灭火救援难度大。

由于锂电池行业企业特有的火灾风险特点，导致多数锂电池企业火灾危险性大，且灭火救援困难。为了减少锂电池火灾事故人员伤亡和财产损失，特别是避免灭火救援人员的伤亡，需要针对性制定科学灭火救援策略和方案。为此，开展了锂电池燃烧试验，基于锂电池燃烧试验结果和火灾事故案例，解析了成品锂电池仓库火灾特点及灭火救援难点。

结合锂电池火灾机理，针对锂电池仓库火灾，提出了大量水灭火与强制排烟相结合的灭火救援策略。针对灭火救援过程中应急供水和排烟难点，提出了强化火灾应急供水能力和火场应急排烟能力的方案。

1锂电池仓庫火灾特点分析

1.1?锂电池燃烧试验

为了摸清锂电池燃烧过程中的特点，根据试验目标制定了试验用火盘，火盘由2个尺寸为28cm×36cm×10cm的长方体不锈钢箱体底部连通而成，试验时将热电偶布设在火源上部的钢丝网上。试验过程中使用带电锂离子电池（50%SOC）作为试验对象，分别采用5块、7块、12块等电池数量作为试验火源。着火盘尺寸与探测点布设见图1。

采用外部火源引燃聚合物锂离子电池，温度升高至150℃后锂电池开始燃烧，随后火源燃烧加剧，黑色烟气增多，火焰增强。当加热至失控温度时，锂离子电池释放出易燃气体，火源呈现燃烧加剧现象，并伴有黑色烟雾。见图2。

锂电池受热失控后，燃烧过程猛烈。温度是锂电池持续热失控的主要因素。因此，对于锂离子电池火灾的扑救应侧重于冷却灭火的机理选择灭火剂。软包锂离子电池火灾将产生大量的烟气，锂电池火灾灭火救援过程的排烟问题非常重要。

1.2?锂电池仓库火灾特点

成品仓库存放有大量的已充电锂离子电池，由于电池数量众多，个别劣质电芯因短路发生热失控燃烧，产生大量的热量，引起周边电芯温度升高，发生更强烈的热失控燃烧，从而形成电芯的连锁热失控燃烧反应。当其中存有失控电池时，便可能引发火灾事故。当存在人为或电气异常时也可能引发火灾事故。因此，成品仓发生火灾的可能性较一般区域大。

另一方面，成品仓库存储数量众多，一旦火灾失控，火灾规模将可能非常大。部分企业仓库防火分区面积大，仓库总建筑面积大，仓库内存放的电池量非常大，危险性高。

电解液具有易燃特性，当电芯发生热失控时，电解液会发生化学反应并释放出易燃性气体混合物（主要成分为H2、C3H6、C2H4、CH4等），易燃气体在空气中很容易达到爆炸极限，形成爆炸环境。燃烧产生的大量