鋰電池的安全一直是行業(yè)普遍關(guān)注的問題，由于其材料結(jié)構(gòu)特殊，且運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多樣，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，將造成設(shè)備損壞、財(cái)產(chǎn)損失、甚至人員傷亡。鋰電池火災(zāi)發(fā)生后，處置難度大、處理時(shí)間較長(zhǎng)，并且過程中往往會(huì)伴隨著大量有毒氣體的產(chǎn)生，所以及時(shí)滅火能有效控制火勢(shì)蔓延，避免發(fā)生大面積燒毀現(xiàn)象，并為人員逃生爭(zhēng)取更多的時(shí)間。

因鋰離子電池?zé)崾Э剡^程中往往伴隨著煙霧、火災(zāi)甚至爆炸現(xiàn)象的發(fā)生，所以控制其熱失控?cái)U(kuò)散問題已成為了鋰電池產(chǎn)品在使用過程中面臨的主要挑戰(zhàn)。選用合適的滅火技術(shù)能夠阻斷電池?zé)崾Э氐倪M(jìn)一步蔓延，對(duì)于抑制火災(zāi)發(fā)生具有重要意義。

本文將為大家介紹目前市面上主流的滅火劑與滅火機(jī)理，并分析不同種類滅火劑的優(yōu)缺點(diǎn)。

滅火劑種類

目前，市面上的滅火劑主要分為氣體滅火劑、水基型滅火劑、氣溶膠滅火劑以及干粉滅火劑。以下是各類型滅火劑代碼與特性介紹。

全氟己銅滅火劑：目前全氟己酮已被經(jīng)合組織（OECD）和美國(guó)環(huán)保署列入PFAS名錄，所以使用全氟己

酮作為滅火系統(tǒng)應(yīng)識(shí)別當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)，并與環(huán)保監(jiān)管機(jī)構(gòu)溝通。因全氟己酮滅火劑在熱分解中的產(chǎn)物都是溫室效應(yīng)氣體，所以不適合長(zhǎng)時(shí)間、大劑量、連續(xù)噴放，建議與水噴淋系統(tǒng)結(jié)合使用。

三氟丙烷滅火劑：三氟甲烷藥劑只有極少數(shù)廠家在生產(chǎn)，且沒有明確的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該類滅火劑進(jìn)行規(guī)范，維護(hù)成本較高，所以不建議使用。

六氟丙烷滅火劑：在使用過程中容易損害器件或設(shè)備，且這款滅火劑的全球變暖潛值（GWP）偏高，所以六氟丙烷只能作為一種過渡性的滅火劑使用。

七氟丙烷滅火劑：因溫室效應(yīng)問題逐漸受到各國(guó)的限制，將面臨淘汰問題。目前七氟丙烷藥劑已停產(chǎn)，這會(huì)造成已安裝的七氟丙烷系統(tǒng)在維護(hù)過程中出現(xiàn)無(wú)藥劑可充裝問題，所以不建議使用。

惰性氣體滅火劑：包含IG 01、IG 100、IG 55、IG 541，其中IG 541應(yīng)用較為廣泛，是國(guó)際公認(rèn)的綠色環(huán)保滅火劑，但其存在建造成本高、氣瓶需求多且占據(jù)空間大等缺點(diǎn)。

水基型滅火劑：細(xì)水霧滅火劑使用較為廣泛，降溫效果最好。其主要原因是水的比熱容較大，其能快速吸收大量熱量，使電池內(nèi)部未反應(yīng)的活性物質(zhì)降溫，從而抑制電池進(jìn)一步的溫升。但水對(duì)電池破壞較大，且其無(wú)絕緣性，導(dǎo)致電池短路。

氣溶膠滅火劑：因其具有環(huán)境友好、無(wú)毒無(wú)害、成本低以及維護(hù)方便等特點(diǎn)，目前已成為主流的滅火劑，但選用的氣溶膠應(yīng)符合聯(lián)合國(guó)法規(guī)和當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)，需獲得當(dāng)?shù)貒?guó)家產(chǎn)品認(rèn)證。但氣溶膠缺乏冷卻能力，在其應(yīng)用期間，電池溫度仍處于較高水平，滅火劑停止釋放后，電池極易發(fā)生復(fù)燃。

滅火劑的有效性

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曾做過研究，比較了ABC 干粉、七氟丙烷、水、全氟己酮和 CO₂滅火劑對(duì)38A鋰離子電池的滅火效果。

滅火過程對(duì)比

ABC干粉、七氟丙烷、水、全氟己酮滅火后電池均可以快速熄滅電池火，且未出現(xiàn)明火復(fù)燃，而CO₂滅火劑滅火后電池發(fā)生了復(fù)燃，無(wú)法有效熄滅電池火。

滅火效果對(duì)比

熱失控后，鋰電池在滅火劑作用下的行為可大致分為 3 個(gè)階段：降溫階段、溫度快速上升階段、溫度緩慢下降階段。

第一階段為降溫階段，滅火劑釋放后，電池表面會(huì)出現(xiàn)溫度下降。原因主要有以下2個(gè)：

? 電池泄壓。鋰離子電池?zé)崾Э厍?，電池?nèi)部積聚了大量的烷烴類和CO₂氣體，隨后電池達(dá)到壓力極限，安全閥打開，安全閥打開后噴射出高壓氣體，高壓氣體將電池內(nèi)部的活性物質(zhì)帶出，同時(shí)對(duì)電池體有一定的冷卻作用。

? 滅火劑的作用。滅火劑的降溫主要有兩部分，分別為滅火劑的相變吸熱和化學(xué)阻隔作用，相變吸熱直接帶走電池產(chǎn)生的熱量，而化學(xué)阻隔作用通過阻斷化學(xué)反應(yīng)間接減少了熱量的產(chǎn)生。這里水的降溫作用最明顯，原因是水的比熱容較大，其能快速吸收大量熱量。全氟己酮次之，而 HFC-227ea、CO₂ 和 ABC 干粉均沒有表現(xiàn)出明顯的降溫作用，這與滅火劑的性質(zhì)及滅火機(jī)理有關(guān)。

第二階段為快速升溫階段，在此階段，電池溫度由極小值快速上升至峰值。由于滅火劑無(wú)法使電池內(nèi)部的分解反應(yīng)完全停止，且大部分滅火劑的降溫效果較差，因此，對(duì)于不同的滅火劑，在滅火劑釋放完后甚至是釋放過程中，電池溫度呈現(xiàn)出近乎垂直上升的趨勢(shì)，在短時(shí)間內(nèi)電池溫度升高到峰值。

在此階段，對(duì)于不同滅火劑，抑制電池溫度上升的效果有較大差距。優(yōu)劣效果依次為水> 全氟己酮> HFC> ABC 干粉> CO₂。如果電池升溫速率較慢時(shí)，會(huì)為電池的火災(zāi)預(yù)警提供更多的響應(yīng)時(shí)間，為操作人員留下更多的反應(yīng)時(shí)間。

結(jié)論

1. CO2 ：以窒息、隔離作用為主的滅火劑如 CO2 對(duì)電池火災(zāi)的抑制作用較差，且在本研究中還發(fā)生了較嚴(yán)重的復(fù)燃現(xiàn)象。不適用于鋰電池火災(zāi)。

2.  ABC 干粉/HFC-227ea ：以隔離、化學(xué)抑制作用為主的 ABC 干粉和 HFC-227ea 滅火劑可在一定程度上抑制電池內(nèi)部的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，對(duì)電池內(nèi)部反應(yīng)起到一定的抑制作用，因此其效果較 CO2 稍好，但由于其無(wú)降溫作用又無(wú)法完全阻斷電池內(nèi)部反應(yīng)，滅火劑釋放后電池溫度仍會(huì)快速上升。

3. 全氟己酮：其在阻斷電池內(nèi)部反應(yīng)的同時(shí)，又可通過汽化吸收熱量，因此其對(duì)電池火災(zāi)的抑制效果明顯優(yōu)于其它滅火劑。

4. 水：在所有的滅火劑中，水的滅火效果最明顯，其主要原因是水的比熱容較大，其能快速吸收大量熱量，使電池內(nèi)部未反應(yīng)的活性物質(zhì)降溫，從而抑制電池進(jìn)一步的溫升，但水對(duì)電池破壞較大，且其無(wú)絕緣性，因此在選擇使用時(shí)應(yīng)極為謹(jǐn)慎。

如何選擇？

我們調(diào)研了目前市面上幾家儲(chǔ)能系統(tǒng)廠家使用的消防系統(tǒng)，主要采用以下滅火方案：

• 全氟己酮+水消防

• 氣溶膠+水消防

可以看到，協(xié)同滅火劑是現(xiàn)在鋰電池廠家的主流趨勢(shì)。以全氟己酮+水為例，全氟己酮可以迅速撲滅明火，便于細(xì)水霧接觸電池，而細(xì)水霧可以有效進(jìn)行冷卻。協(xié)同作業(yè)比單一滅火劑具有更好的滅火和冷卻效果。

目前歐盟《新電池法》中要求未來的電池標(biāo)簽中要加上可用的滅火劑。廠家還需根據(jù)自己的產(chǎn)品、當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)以及作用效果選擇合適的滅火劑。