近日，在相关会议上，中国科学技术大学研究员王青松发表了题为“电化学储能电站安全保障技术”的主题演讲。

在国家政策与社会发展需要的双重推力下，电化学储能与新能源汽车市场快速发展，锂离子电池的总体保有量逐年增长。由于锂离子电池较为活跃的性质，当其处于各类滥用状态时极易发生热失控继而导致火灾。因此近年来，不论是在储能还是新能源汽车领域，锂离子电池火灾爆炸事故多发。几种滥用形式，如机械滥用、电滥用、热滥用等是锂离子电池火灾发生的主要原因。简单来说，机械滥用是在外力冲击下，电池失去完整性之后，或受到外力撞击，隔膜容易刺穿导致火灾；电的滥用是指在高温条件下，内部产生枝晶生长，从而产生大量热量，引起电池火灾；热滥用是指由外在的环境温度，或者其他的因素引起的电池的发热，也会导致着火，而后产生大量气体。

从防控方法上来说，第一个是电池的本体安全，通过对锂离子材料进行改性，添加阻燃介质等使电池达到本体安全，使锂离子电池即使处于滥用条件下也不会发生热失控和火灾。

第二个是过程安全，通过对锂离子电池进行实时状态监测，对其发展趋势进行预测，从而进行分级预警。

最后是消防安全，通过各类灭火剂对锂离子电池火灾抑制效果的比较，筛选出较优灭火剂；并通过合理的工况设计使各类灭火系统在电池火灾中发挥更好的灭火效果。针对电池尺寸的大小，在不同尺寸的集装箱灭火平台开展灭火试验，其中包括失控试验和灭火试验。

不同灭火材料的试验效果

首先是干粉，针对不同的喷射角度和喷射时间开展相应的试验。设置的试验条件和实际系统里有所不同，试验针对单个电池，没有包裹物和覆盖物，所以灭火剂能够完全作用在电池上。观察使用干粉灭火剂和没有使用情况下表面温度的变化，得出的结果是在合适的条件下，干粉可以扑灭电池的火焰，并且有降温的作用，但是不能直接阻断热失控过程中电池内部的化学反应。另外，在不同喷射距离、喷射角度、不同喷射时间下，干粉分解反应均为吸热反应，对燃烧物具有一定冷却作用，另外干粉分解产生氨气对气相燃烧反应自由基具有一定的抑制作用，可中断燃烧链反应。

其次是水雾，这个试验采用的是4AH的NCM体系21700锂离子电池。在完全自由燃烧的情况下，使用水雾进行灭火，很快火焰被抑制，但是温度有升高趋势，左边是没有使用水雾的时候，温度非常高，接近八百度，但是使用水雾之后，有一个快速降温的过程。在对单个电芯进行试验之后，接着对电池组开展灭火试验，发现施加水雾可以有效延长热失控蔓延时间，降低热失控的剧烈程度，停止喷射之后，产生火花，导致复燃。同时，后期可以看到电池再次发生热失控，所以要想达到比较好的效果，水雾喷射时间必须要足够长。后续试验表明充足的水可以有效抑制热失控传播，但由于水雾与电池间的接触效率低，实际所需要的水量将大大高于理论计算值。

从这张结果图上可以看到使用水雾灭火后的气体变化，二氧化碳含量降低，但是一氧化碳大量增加，还有氢气的含量、氟化氢的含量增大，对消防救援人员来说，增加了危险性，所以锂电池火灾一定要及时扑灭。

第三个是七氟丙烷，七氟丙烷试验采用的是50AH锂离子电池，释放时七氟丙烷的压力比较大，对火焰有一个冲击的作用，能够有效灭火。从三个电芯电池组灭火的效果看，火焰也能够被抑制，物理降温的同时起到化学抑制的作用，一定程度上也起到隔离氧气的作用。

最后是全氟己酮。不使用全氟己酮时，出现明显射流火过程。全氟己酮施加后，电池未出现明火，但释放出大量烟气，电池未复燃。全氟己酮的灭火机理在常温下是液态，接触高温电池后，可通过相变带走大量热量。另外，它可以切断火焰燃烧的自由基，说明更多的是化学抑制的作用。在试验过程中用夹板从左右两边夹住电池，灭火剂作用面积非常有限，温度产生较高的回升，后期增大剂量以优化全氟己酮灭火的降温效果，通过对多个表面温度共同拟合后寻找较优的用量。

单一的全氟己酮在降温上不太理想，所以和细水雾结合进行了试验，结果发现全氟己酮和细水雾联合作用时，电池的峰值温度更低，且降温速度更快。

在同一试验工况下，对几种灭火剂效果进行了对比。在自由燃烧时，喷射二氧化碳、七氟丙烷、细水雾，分别观察灭火效果。使用二氧化碳后仍存有火焰，使用七氟丙烷之后也发生少量的燃烧，使用细水雾没有发生燃烧的情况，相对来说细水雾的降温效果比二氧化碳和七氟丙烷要好一些。

这个是科大火灾实验室和中科中涣共同开发的大尺度电池包灭火试验，用的是铁锂300安时的电池，着火燃烧之后进行灭火，火慢慢灭掉的同时对它进行持续降温，这样达到灭火和降温的组合效果。

通过以上研究，可以看到几种灭火剂基本都可以扑灭火焰，但是降温效果不一样，并且有的会出现复燃，当全氟己酮和细水雾灭火系统协同作用时，灭火后电池出现了明显的降温。以上试验结论是基于特定电池和特定条件下的结果，请谨慎采用。

转载请注明出处。