锂电池为什么会起火？锂电池该如何防火？
来源：宝鄂实业
2019-04-25 10:54
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移动设备中使用的电池是化学工程的杰作：将大量的电量存储在一个小小的方块中，就可以让移动设备持续运行好几个小时。它是怎么工作的?如何才能发挥它的最大效用?
现代移动设备多数都使用锂电池，主要包含两个部分：一对电极和存在于它们之间的电解液。电极的材料有很多种，可以是锂，也可以是石墨，甚至可以是纳米 线，但无一例外都要依赖锂这种化学成分。这是一种活性金属，因此容易与其他元素合成。纯锂的活性极高，甚至会在空气中自燃，所以多数电池都使用更加安全的 钴酸锂。
两个电极之间是电解液，通常是一种液态有机溶剂，使得电子可以在其中流动。当锂电池充电时，钴酸锂分子可以俘获电子，然后在电池使用过程中释放电子，从而支持手机的运行。
锂电池是最常见的一种电池，因为它可以在最小的空间内存储最多的电量。这需要通过能量密度来衡量，也就是每千克电池所能存储的电量，以瓦时(wh)为单 位。锂电池的能量密度一般在150至250瓦时/千克之间，而镍氢电池仅为100瓦时/千克。换句话说，锂电池比其他类型的电池更小、更轻，因此能够压缩 设备的体积，但依然可以保持较长的电池续航时间。
上述化学过程可以归纳如下：设备中的电池可以存储电量，之后，内部的化学物质便会以任何可能的方式释放电量。但这同样会出现问题，例如，最新的波音787梦想客机的电池就会在飞机停靠时出现着火故障。
这是锂电池的缺陷之一：倘若电池放电过度，内部的化学物质便会分解，生成过量的氧化锂，从而燃烧，并生成更多的氧化锂，如此反复。化学家称之为“热失 控”，普通人看到的是着火，这也是波音787被美国航空管理局(FAA)禁飞的原因。由于电池被刺破后也会发生同样的情况，因此美国运输安全管理局 (TSA)建议飞机乘客将电池小心放置于随身行李中，而不要托运。
锂电池防火需要建立具有战略纵深的多道防线。除了电池内部尽可能使用不可燃或难燃材料让电池具有本质安全性能外，电池外部的第一道防线是防止发生导致电池过热着火的各种诱因，比如过充、短路、撞击等，这就需要对电气系统进行安全设计。
当第一道防线被突破后（比如电池管理系统发生故障未能及时切断充电电源），电池温度升高，监控系统中的温度传感器或气体、烟雾探测器等应及时发现故障并报警，提醒工作人员处理故障，消除火灾诱因。此为第二道防线。
当故障未及时处理、第二道防线被突破后，电池燃烧（阴燃）已无法避免，此时消防系统要做的是将燃烧限制在发生故障的电池盒（或箱）内（containment)，并能隔离相邻的未着火的电池和设备，避免火势扩大（isolation)。由于锂离子电池热失控后温度极高，现有的非水系灭火剂如气体、干粉无法将电池温度迅速降下来，灭火效果不太理想。因此将电池防火目标设定为控火（controlledburn-down)，是一种比较现实的方案，技术经济性较强。此为第三道防线。
如果控火失败火情扩大，对人员财产安全造成严重威胁，则需要启动在车内安装的固定式水基灭火系统或等待消防队来灭火。
一般来说，第一道和第二道防线由电池制造商或电动汽车制造商考虑。作为消防专业人士，可为客户建立牢固的第三道防线，根据电池的具体型号规格性能进行方案定制，方案所使用的部件来自世界各地，不限于某一种设备或材料。
锂电池防火方案举例
此方案借鉴国外先进经验，简单易行。所用防火材料主要成分为颗粒状矿物质，不可燃，不导电，无腐蚀，安全环保，重量极轻，性能可靠且成本合理，可广泛应用于锂电池生产、储存、运输和使用过程中的防火灭火。以下视频为锂电池防火方案测试过程实录。锂电池因加热或过充发热燃烧后，在防火颗粒的保护下，无明火产生，无爆炸发生，仅有白色烟雾冒出，因此可避免锂电池燃烧导致的火情扩大。
防灭火原理：隔离氧气窒息灭火、吸热冷却
颗粒粒径：1-4mm颗粒密度：360kg/m3干燥松散容重：240kg/m3
锂电池运输防火方案
为了确保防火控火的效果，还可在电池盒（或箱）内安装独立式灭火管。该灭火管在电池着火后受热破裂，自动释放出灭火气体，将电池火扑灭。
